MgO-ZnO薄膜的制備及其性能研究.pdf

1、MgO薄膜具有很好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性能，且與常見的功能性薄膜材料如 PZT、YBCO等具有非常接近的晶格常數(shù)，因此常作為 Si襯底和功能薄膜材料之間的過渡層，起到緩解晶格失配和阻止相互擴(kuò)散的作用。MgO薄膜作為過渡層，其結(jié)晶質(zhì)量直接影響著功能薄膜材料的性能好壞。但Si和MgO之間的晶格失配達(dá)到22.5％，直接在Si襯底上很難獲得結(jié)晶質(zhì)量較優(yōu)的 MgO薄膜。為了提高 MgO薄膜的結(jié)晶質(zhì)量，減小因晶格失配所產(chǎn)生的界面應(yīng)力，我們

2、在Si襯底和MgO薄膜之間引入ZnO緩沖層。
　　首先，采用射頻反應(yīng)磁控濺射法在Si（100）襯底上制備了c軸擇優(yōu)生長(zhǎng)的ZnO（002）薄膜。然后，采用直流反應(yīng)磁控濺射法分別在Si和ZnO/Si襯底上沉積MgO薄膜，X射線衍射儀（XRD）和原子力顯微鏡（AFM）分析表明，ZnO緩沖層的引入可以極大的改善MgO薄膜的結(jié)晶質(zhì)量，且緩沖層厚度對(duì)MgO薄膜的質(zhì)量影響較大，沉積時(shí)間為25min的ZnO上制備的MgO的質(zhì)量最好。研究還表明，經(jīng)

3、過快速退火后的ZnO可以起到更好的緩沖作用。
　　為了進(jìn)一步提高M(jìn)gO薄膜的質(zhì)量，在ZnO緩沖層上沉積MgO薄膜，分別討論襯底溫度、濺射功率、濺射氣壓、氬氧比等工藝參數(shù)對(duì)MgO薄膜結(jié)構(gòu)和形貌的影響，得出MgO薄膜的最佳生長(zhǎng)工藝條件。同時(shí)分別采用快速退火和傳統(tǒng)退火對(duì)MgO薄膜進(jìn)行晶化處理，測(cè)試結(jié)果表明，兩種退火方式都能較大程度的改善MgO薄膜的結(jié)晶質(zhì)量，但傳統(tǒng)退火后的MgO和ZnO之間存在較嚴(yán)重的相互擴(kuò)散。
　　最后，在制備好