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射频溅射生长氧化锌及氧化锌的腐蚀

陈瑞  边旭明  范佰杰  何春河  李丽  
【摘要】:ZnO是一种新型的宽禁带半导体材料,同时也是一种机电耦合系数较大的压电材料。在光电器件、声光器件和声表面波器件等领域有很大的应用潜力。本文采用正交试验的方法利用射频磁控溅射系统在石英衬底上生长了ZnO薄膜,溅射系统的本底真空度为3×10-5mTorr,溅射靶材为纯度为99.999%的3英寸ZnO陶瓷靶,使用氩气和氧气纯度均为99.999%。在溅射过程中,通过调整氧气与氩气的流量来改变氧氩比,并使溅射气压保持在10~15mTorr。利用X射线衍射方法分析了生长温度、生长气氛、退火对ZnO薄膜结晶性能的影响,发现生长温度和退火对ZnO(002)峰的半峰宽有比较大的影响,并且在ZnO薄膜的生长过程中,更多氧的参与有助于提高ZnO薄膜的结晶质量。通过对正交试验结果的分析,得到了良好c轴择优取向的ZnO薄膜的生长条件。其中,在氧氩比为1:9、衬底温度为400℃、射频功率为200W的条件下溅射30分钟得到的ZnO薄膜经900℃空气气氛高温退火1.5小时后、利用X射线衍射观察到ZnO的(002)峰、(004)峰和(103)峰。其中(002)峰的半峰宽为0.509,强度为2477。同时对ZnO薄膜的湿法腐蚀条件进行了研究,利用自己配制的ZnO腐蚀液对薄膜进行腐蚀,该腐蚀液能够将腐蚀时间控制在一个合理的范围内,并对光刻胶具有比较好的选择比。利用台阶仪对腐蚀后的台阶进行表征,结果显示ZnO的腐蚀截面边缘陡直,符合预期的要求。

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