基于磁控溅射制备的ZnO-TFT的特性研究

梁浩（电子科技大学，四川 成都 610054）

基于磁控溅射制备的ZnO-TFT的特性研究

梁浩（电子科技大学，四川 成都 610054）

Zno薄膜因为具有发光波长短，耐高温的性质而逐渐被科学界所关注，而磁控溅射制备ZnO-TFT的方法又是目前最为广泛，被大家所认可的技术之一。本文将介绍在磁控溅射制备存在的影响因素，以及对所得ZnO薄膜衬底材料的一些分析。

ZnO-TFT；磁控溅射；衬底材料

1 溅射过程

目前磁控溅射制备薄膜法是被大家所广为接受的方法之一。但是在实际制备的过程中，仍然存在许多的可控因素会对实验结果造成一定影响。我们分析了可能对我们的过程造成影响的部分因素，并将它们做成单一变量，进行我们的实验;

1.1 溅射功率对镀膜的影响

溅射功率的不同会导致Ar的能量不同，从而影响到金属靶位上的离子所获得的能量。在溅射功率偏小时，脱离出来的离子的初始能量较小，因此沉积速率偏低，那些沉积到衬底上的粒子因此会因为能量过低的原因而不能扩散，从而被之后的沉积的粒子覆盖，这样一来基底上成核的几率会大大缩小。当我们增加溅射功率时,按照上述过程，溅射得到的粒子所具有的动能会更大，从而能够在表面进行运动，于是有更高的可能性会在表面成核。但我们不能一味增加溅射的功率。当溅射功率增加时，虽然虽然会提供薄膜的成核率，但晶体的c轴有序性遭到破坏，并且如果薄膜的沉积率也增大，那么相同时间内被沉积的薄膜厚度也会相应变大，薄膜的透过率也会降低，这将不利于后续实验的进行（可能对薄膜的迁移率和载流子浓度会有影响）。我们在实验中将溅射功率设为单一变量，多次重复实验，最终，实验测得在功率为120w左右效果最佳，c轴有序性最强。

1.2 氧氩比

本实验中我们通入氧气来作为反应气体，并通入氩气来作为保护气体，由于两者的比例不同很可能会造成实验结果的不同。适量的氧气会在一定范围内降低薄膜中存在的本征缺陷，从而提高薄膜的结晶度。但是过多的氧气又会导致其他问题的产生。我们在实验中在其他条件为定值的情况下多次改变氧氩比。并将不同实验下所得到的结果进行XRD分析。在升高氧氩比的过程中，我们发现在1：5的时候薄膜结晶质量为最高，各项性质满足实验要求，但如果进一步增大会降低薄膜表面的结晶质量。故我们最好在实际实验操作中选择1:5的氮氩比。

2 ZnO材料性质

ZnO属于II-VI主族宽禁带直接带隙化合物半导体，在室温下测得的它的禁带的宽度约为3.3eV。由于它们的发光波长短，耐高温、较其他材料易制备、污染小等优秀特点，因此具有很大的可开发空间，并且可以运用在光电技术、军工等领域有所贡献。

根据以上理论，我们主要研究了采取不同材料作为衬底所溅射制得的ZnO薄膜的性质的差异。我们采用了石英玻璃、n型单晶硅片（1 0 0）、p型单晶硅片（1 1 1）作为材料变量，并且通过X射线检测技术（XRD）来分析所得的样品。在通过溅射得到ZnOTFT的过程中，我们设定的各变量为：在靶位上安装纯锌作为材料，腔体温度为220℃，惰性气体Ar作为载气，O2作为反应气体，氧氩比为1：1，

溅射压设为1.1Pa。经过XRD实验后的分析结果如下表所示：

表1 不同衬底分析结果

从上表中我们可以看出，三种材料在一定温度下都能具有c轴择优取向，但是具体性能仍然具有一定差别。标准ZnO峰位为34.45°，最接近它的取值为p型硅的34.29°，其半高全宽值也属于三种材料中的最低值，所以无疑在这三种材料中p型硅是最理想的衬底材料。

3 结语

通过我们的研究，我们发现要制备性能最佳的ZnO-TFT来进行科学实验，功率为120W左右的条件、1：5的氧氩比为最佳。在进一步考虑衬底对结果的影响中，我们发现使用p型硅（111）为最理想衬底。

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梁浩（1997-），性别：男，汉族，四川省遂宁市，本科主要研究方向：光电信息科学与工程。