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ZnO是很好的壓電晶體,具有大的電光常數(shù).近年來(lái),對(duì)ZnO晶體的薄膜化,及利用ZnO薄膜優(yōu)異的壓電特性或電光特性音響器件以及光件器件的研究,得到迅速發(fā)展.
ZnO晶體屬子六方晶系,當(dāng)c軸垂直于基板表面生長(zhǎng)時(shí),六方晶系的(0001)面出現(xiàn)在表面上;當(dāng)c軸在基板表面面同上,(1010)或(1120)面平行于基板表面.
一般使用ZnO單晶薄膜和C軸取向多晶薄膜制造各種器件.ZnO單晶薄驥可以用CVD方法制備,但是需要800℃左右的基板溫度;用濺射法可以在100℃的基板溫度下制備單晶或c軸取向的多晶薄膜.
制備ZnO薄膜常用的裝置為平行平板型兩電極濺射裝置,參看圖3.31.濺射膜的性質(zhì)與濺射條件有關(guān).用濺射法制備ZnO薄膜采用Zn或Zn0靶,在1.33Pa左右的氧和氬的混合氣體中放電,形成Zn0膜.對(duì)電阻率大的靶材料不能用直流電源,一般使用電阻率小于10^(-3)·cm的ZnO燒結(jié)體靶.
當(dāng)基板溫度為100~200℃時(shí),使用玻璃等非晶基板可得到c軸取向的Zn0薄膜.但是,在某些濺射條件下,常常觀察到c軸取向混亂現(xiàn)象.如果c軸取向混亂,其壓電性能明顯降低.要得到重復(fù)性好的c軸取向膜,必須控制好生長(zhǎng)速度和基板溫度.對(duì)各種濺射裝置而言,最佳濺射沉積條件是大致相同的,因此不必更多地考慮由于裝置的不同所引起的濺射條件的差異.一般來(lái)說(shuō),當(dāng)基板溫度低于200℃,生長(zhǎng)速度小于1um/h時(shí),濺射沉積處于最佳狀態(tài);若生長(zhǎng)速度大于1um/h時(shí),基板溫度應(yīng)當(dāng)取300~400℃,而且應(yīng)當(dāng)采用磁控濺射裝置。