硅基擇優(yōu)取向鈮酸鍶鋇薄膜的磁控濺射沉積研究.pdf

1、四方鎢青銅結(jié)構(gòu)的鈮酸鍶鋇(Strontium BariumNiobium SBN)以其較大的線性電光系數(shù)、較高的光折變性能靈敏度和熱釋電系數(shù)廣泛應(yīng)用于電光調(diào)制器、全息成像存儲(chǔ)器和紅外熱釋電探測(cè)器等方面。透明導(dǎo)電薄膜氧化銦錫(ITO)作為光電子科技領(lǐng)域的主要光學(xué)材料之一，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池透明電極、體液晶顯示器PLCD、電磁屏蔽層、飛機(jī)和汽車風(fēng)擋防霜霧玻璃、建筑用節(jié)能玻璃窗等諸多領(lǐng)域。SBN和ITO具有廣闊的應(yīng)用前景，因此對(duì)于這兩種

2、材料的制備及性能表征將在光電子材料與器件領(lǐng)域具有重要的作用。 SBN與單晶硅(Silicorl Si)晶格失配率較大，無(wú)法在Si襯底上直接生長(zhǎng)出擇優(yōu)取向的SBN薄膜，以鈮酸鍶鋇鉀(Possium Strontium Barium Niobium KSBN)做緩沖層解決了二者失配率大的問(wèn)題，利用射頻磁控反應(yīng)濺射沉積法成功地在Si襯底上生長(zhǎng)出了高擇優(yōu)取向的SBN薄膜。用X射線衍射儀(XRD)、原子力顯微鏡(AFM)、半導(dǎo)體參數(shù)分析儀

3、等測(cè)試工具對(duì)所沉積薄膜的結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能進(jìn)行了表征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SBN薄膜的擇優(yōu)取向生長(zhǎng)與氮?dú)鍤鈮罕萈<,N2>/PA<,r>、濺射氣壓P<,s>、襯底溫度T<,s>和射頻功率P和退火溫度均有很大關(guān)系。在PA<,r>/P<,o2>=2：1，P=300W，T<,s>=300℃，P<,s>=1.OPa，退火溫度Ta=800℃的條件下，SBN薄膜c軸擇優(yōu)取向達(dá)到最佳；生長(zhǎng)出來(lái)的薄膜的表面平均粗糙度最低，晶體顆粒均勻，為生長(zhǎng)高質(zhì)量的硅基SBN薄膜提

4、供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)；此外，根據(jù)半導(dǎo)體參數(shù)分析儀對(duì)IT0/SBN/Si結(jié)構(gòu)的電流-電壓(I-V)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)在Si和SBN界面之間存在著p-n結(jié)效應(yīng)，且結(jié)效應(yīng)的強(qiáng)弱與結(jié)晶性能的好壞和是否有緩沖層KSBN相關(guān)。 利用磁控濺射法在Si襯底和玻璃襯底上生長(zhǎng)出了高透過(guò)率和低電阻的ITO。通過(guò)X射線衍射儀，透過(guò)率測(cè)試儀和反射率測(cè)試儀，對(duì)ITO薄膜的微結(jié)構(gòu)和光學(xué)電學(xué)性能進(jìn)行了表征。研究發(fā)現(xiàn)退火溫度對(duì)ITO的影響非常明顯，在200℃退火時(shí)ITO薄膜的透

5、過(guò)率和電阻率都開(kāi)始得到了明顯改善。退火溫度為300℃時(shí)ITO薄膜的透過(guò)率進(jìn)一步提高，電阻率進(jìn)一步下降，但更高的退火溫度400℃對(duì)ITO薄膜性能沒(méi)有了更好的改善。氧氬氣壓比例大于1：120時(shí)ITO薄膜的電阻率明顯變大，工作氣壓大于1.0Pa的時(shí)候ITO薄膜的電阻率也會(huì)明顯變大。 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)利用磁控濺射法低溫(200℃和100℃)制備ITO薄膜時(shí)，在玻璃襯底上ITO的電阻率變化很大，同一襯底上的ITO薄膜的電阻不均勻，而在高溫(300