衬底温度对磁控溅射法制备掺Ta氧化锌薄膜性能的影响

作者：杨天琦; 李翠平; 曹菲菲

来源：人工晶体学报, 2017, 46(09): 1714-1719.

DOI：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2017.09.011

• 钽掺杂氧化锌
• 磁控溅射法
• 衬底温度
• 光学性能

采用射频磁控溅射法,在不同的衬底温度下制备了钽(Ta)掺杂的氧化锌(ZnO)薄膜,采用X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见分光光度计和光致发光(PL)光谱研究了衬底温度对制备的Ta掺杂ZnO薄膜的组分、微观结构、形貌和光学特性的影响。EDS的检测结果表明,Ta元素成功掺入到了ZnO薄膜;XRD图谱表明,掺入的Ta杂质是替代式杂质,没有破坏ZnO的六方晶格结构,随着衬底温度的升高,(002)衍射峰的强度先增大后降低,在400℃时达到最大;SEM测试表明当衬底温度较高时(400℃和500℃),Ta掺杂ZnO薄膜的晶粒明显变大;紫外-可见透过光谱显示,在可见光范围,Ta掺杂ZnO薄膜的平均透光率均高于80%,衬底不加热时制备的Ta掺杂ZnO的透光率最高;制备的Ta掺杂ZnO薄膜的禁带宽度范围为3.343.37 e V,衬底温度为500℃时制备的Ta掺杂ZnO薄膜的禁带宽度最小,为3.34 e V。PL光谱表明衬底温度为500℃时制备的Ta掺杂ZnO薄膜中缺陷较多,这也是造成薄膜禁带宽度变小的原因。

• 单位
  天津理工大学; 电子工程学院