题目：ZnO薄膜制备工艺、结构及其性能研究

ZnO不仅是一种透明导电薄膜材料，也是一种十分有用的压电薄膜材料。其在可见光区的透过率高达80%甚至90%以上。随着材料制备技术的突破以及研究手段的完善和发展，ZnO许多性能得到改善并且得到越来越广泛的应用。ZnO是一种Ⅱ-Ⅵ 族半导体材料，其结构为六方晶体(纤锌矿)结构,适合于高质量的定向外延薄膜的生长。常温下其禁带宽度是3.3ev，是典型的直接带隙宽禁带半导体，密度为5.67g/cm3，晶格常数a=0.32496nm,c=0.52065nm。激子结合能高达60 MeV，其发光波长比GaN的蓝光波长还要短。ZnO的本征缺陷共有6种形态，形成能越低则越易形成相应的缺陷，ZnO薄膜的自补偿主要在Vo、ZnO、Zni三种施主和受主之间进行的。本实验利用射频磁控溅射仪器制备出高质量的ZnO薄膜。所制备薄膜的晶粒在15nm～23nm之间。晶格参数c在0.5200nm～0.5245nm之间。ZnO薄膜晶格常数c与ZnO粉末晶格常数c之间的偏差是因为薄膜中内应力的存在。本文介绍了ZnO薄膜的制备工艺，以及工艺参数对ZnO薄膜质量的影响。从c轴择优取向、晶粒大小、晶格常数等方面对薄膜进行分析，溅射率、工作气压以及射频功率过高与过低均不能得到高质量的ZnO薄膜；氧分压在20%～60%内能得到较好的ZnO薄膜；从各种衬底上的ZnO薄膜分析，硅衬底上的样品质量最好。从所测得的ZnO薄膜压电系数d33分析，薄膜具有很好的压电性质。c轴取向、表面粗糙度等方面对薄膜压电性质影响很大。所制备的ZnO薄膜在可见光区域具有很高的透过率，薄膜的结晶度以及衍射峰强度对薄膜光学性能有很大影响，不同厚度的薄膜也表现出不同的光学性质。总之通过综合考虑各种工艺参数，制备出c轴择优取向，结晶度高，表面粗糙度小的高质量的ZnO压电薄膜。