[發(fā)明專利]一種磁控濺射摻雜ZnO基薄膜的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010042779.5
• 申請日: 2010-01-15
• 公開（公告）號: CN101768728A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬曉翠;呂有明;柳文軍;曹培江;朱德亮;賈芳;黃保;李清華;盛國浩;葉家聰;向恢復(fù)
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/08;C23C14/54;C23C14/58
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務(wù)所 44237
• 代理人: 張全文

1.一種磁控濺射摻雜生長ZnO基薄膜的制備方法，其特征在于，包括步驟：

1)分別將ZnO靶材和摻雜源元素靶材放置在反應(yīng)室射頻靶位與直流或電磁靶位，靶材放置的位置與襯底之間的距離為65-80mm；

2)將襯底放置在樣品托內(nèi)固定后，由磁力傳動桿逐一傳送至磁控濺射裝置反應(yīng)室，并安放在旋轉(zhuǎn)盤的樣品庫中，反應(yīng)室抽真空至壓力低于1×10^-4Pa，以氧氣和氬氣為濺射氣氛，將兩種氣體輸入緩沖室，并在緩沖室充分混合后引入真空反應(yīng)室，在1～3Pa壓強、襯底溫度為室溫下，進行濺射生長；

3)通過預(yù)先設(shè)定的程序，選定樣品位并調(diào)整射頻靶位與直流或電磁靶位的濺射時間，以交替生長ZnO薄膜和摻雜元素層；

4)生長結(jié)束后，將摻雜生長的ZnO基薄膜在真空、空氣或氮氣氣氛中，在400℃-800℃下退火30-60分鐘；

5)退火完畢后，待樣品自然冷卻至室溫后取出。

2.如權(quán)利要求1所述的磁控濺射摻雜生長ZnO基薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟3)之預(yù)先設(shè)定的程序中，ZnO與摻雜元素的濺射時間、沉積速率、摻雜濃度之間滿足下述函數(shù)關(guān)系：

m₁＝ρ₁v₁t₁S，

m₂＝ρ₂V₂t₂S，

x(wt%)=m2m2+m1*100%,]]>

式中，m₁m₂分別為ZnO與摻雜元素所對應(yīng)的沉積質(zhì)量，ρ₁、ρ₂分別為ZnO與摻雜元素的密度，v₁、v₂分別為ZnO與摻雜元素的沉積速率，t₁、t₂分別為ZnO與摻雜元素的濺射時間，S為襯底面積，x為摻雜元素的摻雜濃度。

3.如權(quán)利要求1所述的磁控濺射摻雜生長ZnO基薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中摻雜源元素靶材是選自Co靶材、Al靶材、或Mg靶材，或為Fe、Ni、Cu鐵磁或非鐵磁金屬或SnO₂、TiO₂半導(dǎo)體氧化物固體靶材。

4.如權(quán)利要求1所述的磁控濺射摻雜生長ZnO基薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中ZnO靶材與摻雜源元素靶材放置的位置與襯底之間的距離為65-80mm。

5.如權(quán)利要求1所述的磁控濺射摻雜生長ZnO基薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中濺射氣氛中的氧氣與氬氣的混合比例為：O₂∶[Ar+O₂]＝0～0.5

6.如權(quán)利要求1所述的磁控濺射摻雜生長ZnO基薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中濺射氣氛中氧氣與氬氣的總氣流量為15-35sccm。

7.如權(quán)利要求1所述的磁控濺射摻雜生長ZnO基薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中濺射生長時的濺射功率為40～200W。

8.如權(quán)利要求1所述的磁控濺射摻雜生長ZnO基薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中濺射生長過程中ZnO的沉積速率為摻雜源元素的沉積速率為