【摘 要】
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稀磁半导体是国际上研究的热点之一,锰掺氧化锌基稀磁半导体更是稀磁半导体中最引人瞩目的研究方向之一。尽管目前这一领域取得了不少进展,但仍有许多问题亟待解决。本文采用磁
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稀磁半导体是国际上研究的热点之一,锰掺氧化锌基稀磁半导体更是稀磁半导体中最引人瞩目的研究方向之一。尽管目前这一领域取得了不少进展,但仍有许多问题亟待解决。本文采用磁控溅射法制备了氧化锌及锰掺杂氧化锌薄膜,通过控制工作气压、锰溅射功率、氩气流量、基片温度、共溅样品转盘转速、退火温度等条件研究了生长条件对薄膜结构、表面形态及成分等的影响。经研究发现:1.X射线衍射结果显示工作气压系列中,1.0Pa样品具有第二相,其余样品均具有单一且显著的(002)择优取向峰,说明锰成功掺入了氧化锌中,这一结论也被拉曼测试结果证实。2.改变锰溅射功率过程中,5.0W时样品存在一些清晰凸出颗粒,10.0W时样品呈片状,颗粒度明显降低。当锰溅射功率较小时,更有利于薄膜择优生长。3.测试氩气流量系列后,发现氩气流量为20sccm时,(002)衍射峰半高宽最窄,说明此时薄膜产生更显著的c轴取向,为理想的结构特性。4.改变转盘转速的样品系列显示,转速为3.1round/min时,衍射峰的半高宽最窄,薄膜此时产生更显著的c轴取向。拉曼散射测试显示转速对薄膜结构的影响不大。5.实验分为两个温度系列。基片温度对薄膜表面影响较大。基片温度为100℃时样品薄膜质量最佳;200℃时样品薄膜表面趋于平整,出现较清晰的颗粒且组成均匀致密的连续膜;300℃时样品由更加细小的颗粒组成,但是表面均匀致密性变差;400℃时出现一些尺寸较大的类团簇物质。退火温度系列中,X射线衍射及拉曼测试结果表明薄膜结晶质量随着外部温度的升高而降低。拉曼测试结果显示退火温度对样品缺陷影响较小,对样品应力影响相对明显。
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