[發(fā)明專(zhuān)利]一種在玻璃基底上制備取向生長(zhǎng)多晶氧化鋅薄膜的方法無(wú)效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 200910229010.1 | 申請(qǐng)日： | 2009-12-08 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN101708959A | 公開(kāi)（公告）日： | 2010-05-19 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 王曉姹;陳希明;楊寶和 | 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人： | 天津理工大學(xué) |
| 主分類(lèi)號(hào)： | C03C17/245 | 分類(lèi)號(hào)： | C03C17/245 |
| 代理公司： | 天津佳盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12002 | 代理人： | 侯力 |
| 地址： | 300384 天津市南*** | 國(guó)省代碼： | 天津;12 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 玻璃 基底 制備 取向 生長(zhǎng) 多晶 氧化鋅 薄膜 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明專(zhuān)利涉及半導(dǎo)體材料制備技術(shù)，特別是一種在玻璃基底上制備取向生長(zhǎng)多晶氧化鋅薄膜的方法。
背景技術(shù)
ZnO是一種新型的II-VI族半導(dǎo)體材料，與GaN具有相近的晶格常數(shù)和禁帶寬度。在常溫下，它的穩(wěn)定相是六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，禁帶寬度為3.37eV，激子束縛能為60meV，是一種典型且性能優(yōu)良的寬禁帶半導(dǎo)體材料。ZnO晶格常數(shù)為a＝0.32533nm，c＝0.52073nm，Z＝2。其晶格結(jié)構(gòu)為：每個(gè)Zn原子與4個(gè)O原子相連，形成四面體結(jié)構(gòu)。
ZnO薄膜是一種具有優(yōu)良的壓電、光電、氣敏、壓敏等性質(zhì)的材料。ZnO薄膜可以應(yīng)用在太陽(yáng)能電池、表面聲波器件、氣敏元件、壓敏器件、發(fā)光二極管，光電檢測(cè)器和激光半導(dǎo)體等領(lǐng)域。其中應(yīng)用于聲表面波器件的氧化鋅薄膜應(yīng)滿(mǎn)足具有高度的c軸取向、組成均勻、結(jié)晶性好、表面粗糙度小等條件。
實(shí)驗(yàn)室中制備ZnO薄膜的方法主要有射頻濺射法、化學(xué)氣相沉積法、脈沖激光沉積等方法，而工業(yè)化生產(chǎn)薄膜的制備手段主要采用濺射法。目前獲得c軸取向的ZnO薄膜的方法主要是在特定的基底和適當(dāng)?shù)臏囟认律L(zhǎng)。比如，T.Ohnishi等人在Appl.Phys.Lett.1998年72卷第824頁(yè)中報(bào)導(dǎo)的采用脈沖激光沉積法在(α-Al2O3)(0001)基底上在加熱溫度為550℃的情況下制備出了c軸取向生長(zhǎng)的ZnO薄膜。D.H.Bao等人在Thin?Solid?Films?1998年312卷第38頁(yè)上報(bào)導(dǎo)的采用溶膠凝膠法在適應(yīng)基地上制備出的c軸取向生長(zhǎng)的ZnO薄膜。S.Choopun等人在Appl.Phys.Lett.1999年75卷第3947頁(yè)中報(bào)導(dǎo)采用脈沖激光沉積法在(α-Al2O3)(0001)基底上在加熱溫度為750℃的情況下制備出了c軸取向生長(zhǎng)的ZnO薄膜。Y.Kashiwaba等人在Thin?Solid?Films?2002年411卷第87頁(yè)上報(bào)導(dǎo)的采用有機(jī)物金屬化學(xué)氣相沉積的方法在玻璃基底上在520℃的情況下的情況下制備出了c軸取向生長(zhǎng)的ZnO薄膜。W.T.Lim等人在Thin?Solid?Films?1999年353卷第12頁(yè)上報(bào)導(dǎo)的采用反應(yīng)濺射法在Ru/Si襯層上基地加熱溫度為350℃的情況下制備了c軸取向生長(zhǎng)的ZnO薄膜。綜合來(lái)看，采用濺射法在不用基底加熱的情況下在玻璃基底上制備出c軸取向生長(zhǎng)的ZnO薄膜仍然是技術(shù)難題。本專(zhuān)利通過(guò)實(shí)驗(yàn)探索，采用市售的超高真空磁控濺射鍍膜機(jī)首次在不用基底加熱的情況下在玻璃基底上成功制備了c軸取向生長(zhǎng)的ZnO薄膜。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述存在問(wèn)題，提供一種利用磁控濺射法而在不用基底加熱的情況下在玻璃基底上制備取向生長(zhǎng)多晶氧化鋅薄膜的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案：
一種在玻璃基底上制備取向生長(zhǎng)多晶氧化鋅薄膜的方法，采用磁控濺射鍍膜法制備，步驟如下：
1)在磁控濺射鍍膜機(jī)的靶頭上安裝一對(duì)ZnO陶瓷靶；
2)將基底材料表面雜質(zhì)清除后，將基底安裝基底架上，基片與靶的距離為10cm；基片在上方，靶在下方；
3)開(kāi)啟磁控濺射鍍膜機(jī)，先后啟動(dòng)一級(jí)機(jī)械泵和二級(jí)分子泵抽真空，直至濺射室的背底真空度優(yōu)于8×10-6Pa；
4)向真空室通入O2和Ar的混合氣體，使得真空室中的真空度為1Pa；
5)開(kāi)啟濺射電源在ZnO陶瓷靶上進(jìn)行預(yù)濺射；
6)打開(kāi)基片的擋板，同時(shí)使基片架轉(zhuǎn)動(dòng)，每分鐘2轉(zhuǎn)；此時(shí)在基片上生長(zhǎng)ZnO薄膜；
7)濺射結(jié)束后，關(guān)閉基片的擋板、基片架轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，然后關(guān)閉濺射電源，停止通入濺射氣體Ar和O2，繼續(xù)抽真空，半小時(shí)后關(guān)閉真空系統(tǒng)，向真空室充入純度為99.999％的氮?dú)猓蜷_(kāi)真空室，取出成品即可。
所述ZnO陶瓷靶的純度為99.99％，靶材的厚度為5mm，直徑為60mm。
所述O2和Ar混合氣體中，O2和Ar的純度均為99.999％，其中O2的流量為6sccm，Ar的流量為100sccm。
所述開(kāi)啟濺射電源在ZnO陶瓷靶上進(jìn)行預(yù)濺射的參數(shù)為：電流0.2A、電壓1200V、預(yù)濺射時(shí)間為20分鐘。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
1.制備工藝簡(jiǎn)單，不需要基底加熱，不需要特殊的基底材料，在玻璃基底上就可以實(shí)現(xiàn)，不僅從工業(yè)上更為容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)應(yīng)用范圍亦較廣；
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