專利名稱：一種提高氧化鋅薄膜性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高氧化鋅薄膜性能的方法，屬于表面工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氧化鋅是一種纖鋅礦結(jié)構(gòu)的直接帶隙的寬帶隙半導(dǎo)體材料，室溫下帶隙為
3.37eV，激子束縛能高達60meV。采用薄膜制備方法制備的氧化鋅薄膜具有多 種優(yōu)良的物理性能，化學(xué)穩(wěn)定性好，材料來源豐富，價格低廉，無毒，易摻雜， 在許多方面都有較大的應(yīng)用潛力，例如變阻器，壓電傳感器，光學(xué)波導(dǎo)，表 面超聲波裝置，氣體傳感器以及太陽能電池等。
氧化鋅薄膜的性能與鍍制工藝和鍍制條件有著密切的關(guān)系。目前，傳統(tǒng)的 鍍制方法是用脈沖激光沉積(PLD)和磁控濺射薄膜沉積等方法在基底表面鍍制 氧化鋅薄膜，采用這些方法鍍制的氧化鋅薄膜，其結(jié)晶質(zhì)量較差，只有在基底 溫度高于30(TC時才能得到結(jié)晶質(zhì)量較好、禁帶寬度較小的氧化鋅薄膜，這又將 導(dǎo)致薄膜鍍制過程中能耗過大，成本過高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的缺陷，為了能夠改善在基底溫度為 20(TC 30(TC間鍍制的氧化鋅薄膜，使其結(jié)晶質(zhì)量好、禁帶寬度接近單晶氧化鋅 的數(shù)值，并且減少薄膜鍍制過程中的能源消耗，降低成本，提供一種提高氧化 鋅薄膜性能的方法。
其基本原理是對在基底溫度為20(TC 30(TC間鍍制的氧化鋅薄膜，在27。C 下，對氧化鋅薄膜進行原子氧表面改性處理，使其結(jié)晶質(zhì)量和光學(xué)性能得到明 顯改善。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。 一種提高氧化鋅薄膜性能的方法，其步驟如下
步驟一、將在基底溫度為20(TC 30(TC間鍍制的氧化鋅薄膜裝在試樣架上送 入真空室，并對真空室進行抽真空操作，使真空室壓力達到4X10^Pa以上；
步驟二、將純度為99.99%的氧氣通過氣體流量控制器送入真空室中，使真 空室中的壓力保持在3X10"Pa;步驟三、通過同軸放電組件將微波輸入真空室中，使氧氣在同軸放電腔中 放電，形成氧等離子體；
步驟四、對在同軸放電腔前放置的金屬板上加IOV偏壓，使氧等離子體中 的氧離子與金屬板碰撞獲得電子，從而形成原子氧，將原子氧反射至樣品架處 與氧化鋅薄膜發(fā)生作用，作用的時間要求不少于45min。
上述處理過程均在27t:(室溫)下進行。
至此，就提高了氧化鋅薄膜的性能。
有益效果
本發(fā)明提出的一種提高氧化鋅薄膜性能的方法，通過將在基底溫度為 20(TC 30(TC間鍍制的氧化鋅薄膜與原子氧不斷接觸發(fā)生作用，使薄膜的結(jié)晶質(zhì) 量和光學(xué)性能得到明顯改善，并且降低了氧化鋅薄膜的鍍制成本。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。
步驟一、將在基底溫度為20(TC 30(TC間鍍制的氧化鋅薄膜裝在試樣架上送 入真空室，并對真空室進行抽真空操作，使真空室壓力達到4X10"Pa以上；
步驟二、將純度為99.99%的氧氣通過氣體流量控制器送入真空室中，使真 空室中的壓力保持在3 X 10"Pa;
步驟三、通過同軸放電組件將微波輸入真空室中，使氧氣在同軸放電腔中 放電，形成氧等離子體；
步驟四、對在同軸放電腔前放置的金屬板上加IOV偏壓，使氧等離子體中 的氧離子與金屬板碰撞獲得電子，從而形成原子氧，并將其反射至樣品架處與 氧化鋅薄膜發(fā)生作用，作用的時間要求不少于45min。
實施例
首先，將在20(TC基底溫度條件下制備出的氧化鋅薄膜裝在試樣架上送入真 空室并進行抽真空操作，直至真空室的壓力達到4xl(T，a;
然后，將純度為99.99%的氧氣通過氣體流量控制器送入真空室中，使真空 室中的壓力保持在3xlO"Pa;
之后，打開微波電源，通過同軸放電組件將微波輸入真空室中，使氧氣在 同軸放電腔中放電，形成氧等離子體；
隨后，在同軸放電腔前放置的鉬板上加IOV偏壓，使得氧離子與鉬板碰撞獲得電子，形成原子氧并反射至樣品架處與氧化鋅薄膜發(fā)生作用。作用時間為 60min，關(guān)閉微波電源，送氣閥，放氣，取出樣品。
對上述改善性能后的氧化鋅薄膜進行XRD和紫外-可見透射光譜分析。經(jīng) 原子氧作用超過60min后，氧化鋅薄膜衍射峰強度增加為原子氧作用前的0.5 倍，半高寬從0.278。降至0.25。，其禁帶寬度由4.448eV降至4.4eV。
權(quán)利要求
1、一種提高氧化鋅薄膜性能的方法，其特征在于步驟如下步驟一、將在基底溫度為200℃～300℃間鍍制的氧化鋅薄膜裝在試樣架上送入真空室，并對真空室進行抽真空操作，使真空室壓力達到4×10-4Pa以上；步驟二、將純度為99.99％的氧氣通過氣體流量控制器送入真空室中，使真空室中的壓力保持在3×10-1Pa；步驟三、通過同軸放電組件將微波輸入真空室中，使氧氣在同軸放電腔中放電，形成氧等離子體；步驟四、對在同軸放電腔前放置的金屬板上加10V偏壓，使氧等離子體中的氧離子與金屬板碰撞獲得電子，從而形成原子氧，將原子氧反射至樣品架處與氧化鋅薄膜發(fā)生作用，作用的時間要求不少于45min；上述處理過程均在27℃室溫下進行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高氧化鋅薄膜性能的方法，屬于表面工程技術(shù)領(lǐng)域。在27℃下，將在基底溫度為200℃～300℃間鍍制的氧化鋅薄膜放置于真空室中并通入純度為99.99％的氧氣，之后通過同軸放電組件將微波輸入真空室中，使氧氣在同軸放電腔中放電，形成氧等離子體。對在同軸放電腔前放置的金屬板上加10V偏壓，使氧等離子體中的氧離子與金屬板碰撞獲得電子，從而形成原子氧，將原子氧反射至樣品架處與氧化鋅薄膜發(fā)生作用。采用本發(fā)明改善的氧化鋅薄膜可在壓電傳感器，光學(xué)波導(dǎo)，表面超聲波裝置，氣體傳感器以及太陽能電池等器件的制備上得到廣泛應(yīng)用。
文檔編號C23C14/22GK101457340SQ20081018629
公開日2009年6月17日 申請日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者馮展祖, 李中華, 楊生勝, 王云飛, 王蘭喜, 鄭闊海, 陳學(xué)康, 欣 高 申請人:中國航天科技集團公司第五研究院第五一○研究所