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多晶氧化锌(ZnO)薄膜是一种多功能宽带隙氧化物半导体薄膜材料,它可以作为透明导电薄膜、压电薄膜、光电子器件、气敏和湿敏器件而具有广泛的应用前景,已经引起了越来越多研究者的关注。本论文主要工作是多晶ZnO薄膜的制备和结构、电学、光学特性研究。采用射频反应溅射法,以高纯度O2和Ar 为溅射工作气体,成功地在不同衬底材料上制备得到了高质量的多晶ZnO 薄膜。溅射靶采用高纯度金属锌是本研究工作的特点,与大多数研究者采用的ZnO 陶瓷靶相比,金属靶具有不易污染和制作成本低的特点。创造性地通过Al 与Zn 复合靶成功地共溅射制备得到Al 掺杂多晶ZnO 薄膜是本研究工作的另一特点,采用这种方法通过改变复合溅射靶上高纯度Al 块的数目可以方便地调整Al 掺杂剂量。系统地研究了沉积条件对多晶ZnO 薄膜结构的影响。通过分析衬底温度、溅射工作气体组分、溅射功率和衬底位置对样品结构的影响,得到了样品最佳制备条件:衬底温度400℃、溅射功率120W、溅射工作气体中O2分压比40%。最佳制备条件下样品具有高度的透明性(优于86%,波长3000?~11000?)和(002)方向取向性,(002)衍射峰半高宽仅仅0.2deg,薄膜堆积密度高达97%。原子力显微镜(AFM)分析表明薄膜具有密集堆积的均匀柱状晶粒,X 射线光电子谱证明了薄膜中杂质Al 的存在,Al 掺杂多晶ZnO 薄膜最低电阻率达到10-4Ωcm 数量级。同时也关注了存在于薄膜中(002)晶面的压应力,发现此应力随着衬底温度升高而单调减小。观察到溅射靶表面存在环形过度氧化区域,分析认为此区域的存在是等离子体中O 原子和O-离子分布的不均匀性造成的,它是材料结构、电学和光学特性随衬底位置不同而变化的根本原因。