制备及表征1.3ZnO薄膜 改为 1.3ZnO薄膜的制备与表征

首先，我们采用磁控溅射方法在石英衬底上生长厚度为300nm的ZnO薄膜。生长薄膜的条件如下：使用高纯度的金属锌作为靶材，Ar和O₂作为溅射和反应气体，Ar和O₂的气体流速比为3:1，射频功率为150 W，衬底温度为400℃，背底真空度为3×10^-2 Pa，生长时真空室的气压为1 Pa，生长时间为30 min。为了提高ZnO薄膜的结晶质量，降低薄膜中的缺陷密度，将制备出的ZnO置于氧气的气氛下，650℃退火30 min。图1−8给出了退火前后ZnO薄膜的XRD图谱。由图1−8可知，我们生长出的是具有（002）择优取向的六角纤锌矿结构的ZnO。未经退火的样品（002）衍射峰的半宽度为0.62°，经退火后半宽度减小到0.38°。衍射峰位置也从34.25°移动到34.42°。这些结果表明，经过退火后，样品的晶粒尺寸变大，薄膜中的应力也得到了释放。但是从退火后样品的光致发光图1−9中可以看到，样品存在着一定的深能级缺陷发光，这在一定程度上会降低器件的光响应抑制比。

图1−10给出了在650℃退火后样品的吸收光谱。从图中可以看到ZnO在378 nm处吸收比迅速增加，出现陡峭的吸收边。因为ZnO为直接带隙半导体，通过绘制出(αhv)2与hv的关系曲线，并将曲线的线形部分外推到αhv=0，可得到ZnO薄膜的带隙宽度为3.27 eV。该带隙能量与图1−9的发光谱基本吻合。

图1-8 退火前后样品的XRD图谱

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图1-9 在650℃退火ZnO样品的室温光致发光谱

图1-10 ZnO样品的(αhν)2与hν的关系曲线