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蓝宝石基片的处理方法对ZnO薄膜生长行为的影响
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O484.1[理学—固体物理;理学—物理] TN304.21[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]大连理工大学三束材料改性国家重点实验室,大连116024
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:10605009)资助的课题.
中文摘要:

采用反应射频磁控溅射方法,在经过不同方法处理的蓝宝石基片上,在同一条件下沉积了ZnO薄膜.利用原子力显微镜、X射线衍射、反射式高能电子衍射等分析技术,对基片和薄膜的结构、表面形貌进行了系统表征.研究结果显示,不同退火条件下的蓝宝石基片表面结构之间没有本质的差异,均为α-Al2O3(001)晶面,但基片表面形貌的变化较大.在不同方法处理的蓝宝石基片上生长的ZnO薄膜均具有高c轴取向的织构特征,但薄膜的表面形貌差异较大.基片经真空退火处理后,ZnO薄膜的生长形貌与基片未处理时十分类似,具有+c取向和-c取向两种外延岛特征;基片经氮气环境退火后,ZnO薄膜的生长形貌具有单一的-c取向外延岛特征,晶粒尺寸较大,但薄膜表面粗糙度没有明显改善;基片经氧气环境退火后,ZnO薄膜的生长形貌仍为-c取向外延岛特征,薄膜表面粗糙度显著降低.对于未处理、真空退火、氮气退火和氧气退火等方法处理的蓝宝石基片ZnO薄膜表面形貌的自仿射关联长度分别为619,840,882和500nm.

英文摘要:

Using the reactive radio-frequent magnetron sputtering method, ZnO thin films were deposited on pretreated (100) sapphire substrates. The effect of substrate pretreatments on the growth of ZnO films was studied with the structural and morphological characterization using atomic force microscopy, reflection high-energy electron diffraction and X-ray diffraction. It was found that both the original substrate and the substrates annealed in vacuum (8×10^-4 Pa), nitrogen atmosphere (40 Pa), and oxygen atmosphere (40 Pa) at 750℃ for 4 h have the same surface structure that can be indexed to be α-Al2O3 (001). The surface morphologies of the substrates are different from each other. All the ZnO films grown on the substrates are highly c-axis textured. Their morphologies, however, are related to the pretreatment. For the substrate annealed in vacuum, the film has the morphology with - c and + c epitaxial islands, similar to ZnO grown on the untreated substrate. For the substrate annealed in nitrogen, the film has the morphology with only - c epitaxial islands and has quite large grains and surface roughness. For the substrate annealed in oxygen, the films also has the morphology with - c epitaxial islands, but the surface is much smoother. The surface roughness is as small as 1.5 nm.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876