電子束蒸發(fā)法制備摻雜氧化鋯薄膜.pdf

1、純的或摻雜的氧化鋯薄膜因其高熔點(diǎn)、低熱導(dǎo)率、高離子導(dǎo)電能力和高溫化學(xué)穩(wěn)定性而受到相當(dāng)?shù)闹匾?，而且氧化鋯外延薄膜在金屬氧化物半?dǎo)體(MOS)、高溫超導(dǎo)帶材等領(lǐng)域的應(yīng)用受到越來(lái)越多的關(guān)注。因此，制備單晶、表面平整、致密的外延薄膜是實(shí)現(xiàn)氧化鋯薄膜應(yīng)用的關(guān)鍵。為了達(dá)到這一目的，實(shí)驗(yàn)采用電子束蒸發(fā)法在單晶Si(100)上制備了摻鋁的氧化鋯薄膜和摻釔的氧化鋯薄膜，主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下： 1、當(dāng)在蒸發(fā)原料中摻入16.3mol％和32.7mo

2、l％的Al2O3時(shí)，制備出的薄膜是Zr5Al3O0.34和ZrO2的混合相； 2、采用摻雜16.3mol％Al2O3的蒸發(fā)原料進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明在400℃以下沉積的摻鋁氧化鋯薄膜為非晶態(tài)，當(dāng)沉積溫度升高到700℃左右，薄膜出現(xiàn)很弱的晶化，在750-800℃沉積的薄膜呈典型的多晶態(tài)。蒸發(fā)束流在30mA以下時(shí)，薄膜未出現(xiàn)明顯的結(jié)晶，在40-50mA時(shí)，結(jié)晶良好，而在60mA時(shí)，結(jié)晶性能變差。優(yōu)化的工藝條件為：沉積溫度750

3、℃，蒸發(fā)束流40mA。采用該優(yōu)化工藝參數(shù)，制備出了(112)擇優(yōu)取向的Zr5Al3O0.34薄膜； 3、對(duì)原位沉積的薄膜進(jìn)行了后續(xù)熱處理，結(jié)果表明低溫沉積的非晶膜在900℃的高溫下熱處理也僅會(huì)出現(xiàn)微弱的晶化； 4、采用傾斜的離子束轟擊氧化鋁摻雜氧化鋯薄膜以進(jìn)行離子束織構(gòu)處理，在固定離子束劑量、離子束與基板法線夾角的情況下，研究了不同離子束能量對(duì)非晶和晶體氧化鋁摻雜氧化鋯薄膜取向的影響，發(fā)現(xiàn)對(duì)于非晶膜，轟擊后出現(xiàn)很弱的晶化