铝掺杂氧化锌薄膜的光学性能及其微结构研究

顾锦华，龙 路，兰 椿，钟志有

(1 中南民族大学 实验教学中心光学实验室，武汉 430074; 2 中南民族大学 电子信息工程学院，武汉 430074)

氧化锌(ZnO)是新一代宽带隙半导体材料，其室温条件下的直接光学带隙约为3.30 eV，晶体结构为六角纤锌矿结构，激子束缚能为约60 meV，在开发短波长发光及检测器件方面具有极大潜力.在ZnO中掺入氧化铝后，可以形成铝掺杂氧化锌(ZnO:Al)薄膜，能够提高ZnO的紫外透射率、增大ZnO的直接带隙，这也是改善激光器短波长激光输出的一个有希望途径.作为一种重要的光电子信息材料，ZnO:Al薄膜的原材料来源丰富、价格便宜、光电性能良好，同时还具有性能稳定、制备简单、成本低廉等显著优点，被广泛应用于太阳能电池[1-5]、平板显示器[6-10]、发光二极管[11-14]、气体敏感器[15-17]等光电子领域.目前，ZnO:Al薄膜的主要制备工艺有脉冲激光沉积[18,19]、喷雾热分解[20]、化学气相沉积[21]、射频溅射[22-24]、直流溅射[25,26]、溶胶-凝胶[27,28]等，其中采用磁控溅射技术所制备的薄膜具有致密、均匀、附着力强、重复性好、成分可控等优点[29,30]，因此磁控溅射是目前ZnO:Al薄膜最常用的沉积技术之一.虽然国内外学者对ZnO:Al薄膜进行了大量的研究，但研究的重点主要是薄膜的制备工艺和结晶性质，而对薄膜的光学性能及其微结构的研究较少.本文以普通玻璃为基片材料，采用射频磁控溅射工艺沉积ZnO:Al薄膜，通过X射线衍射仪、分光光度计测试以及光学表征技术研究了生长温度对ZnO:Al薄膜光学性能及其微结构的影响.

1 实验部分

1.1 基片清洗

选……