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、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?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現(xiàn)氧化鋯薄膜應(yīng)用的關(guān)鍵。為了達到這一目的，實驗采用電子束蒸發(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，主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下： 1、當在蒸發(fā)原料中摻入16.3mol％和32.7mo

2、l％的Al2O3時，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)原料進行了一系列的實驗，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，薄膜未出現(xiàn)明顯的結(jié)晶，在40-50mA時，結(jié)晶良好，而在60mA時，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、對原位沉積的薄膜進行了后續(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)對于非晶膜，轟擊后出現(xiàn)很弱的晶化