PDF《蓝宝石衬底 薄膜的制备及 结构和光致发光性质 ！》

蓝宝石衬底 !"#$: !% 薄膜的制备及 结构和光致发光性质! 冯先进!) 马瑾!) " 葛松华#) 计峰!) 王永利!) 杨帆!) 马洪磊!) !) (山东大学物理与微电子学院, 济南 #$%!%%) #) (青岛科技大学物理系, 青岛 #&&%&!) (#%%& 年&月'日收到;

#%%( 年)月(日收到修改稿) 用射频磁控溅射法在蓝宝石 (%%%!) 衬底上制备出锑掺杂的氧化锡 (*+,# : *-) 薄膜.

对制备薄膜的结构和发光性 质进行了研究.制备样品为多晶薄膜, 具有纯 *+,# 的四方金红石结构. 室温条件下对样品进行光致发光测量, 在))/ +0 附近观测到紫外发射峰, 并对 *+,# : *- 的光致发光机制进行了研究. 关键词:*+,# : *- 薄膜,射频磁控溅射,光致发光 &'((:&1$$,(1$$,1!!$2 !国家自然科学基金 (批准号: 资助的课题. " 340567: 86+059 !? 引言作为第三代半导体的重要组成部分, 宽带隙氧 化物半导体已被广泛地应用在液晶显示器、 太阳电 池、 热反射镜、 光电器件的透明电极及传感器等领 域.近年来, 由于对短波长发光器件的巨大市场需 求, 人们越来越关注于宽禁带半导体的研究. @+, (带隙为 )?)( =A, 激子束缚能为 &% 0=A) 和B5C (带 隙为 )?/ =A、 激子束缚能为 #! 0=A) 一直以来都是 人们的研究热点. 现在, *+,# 已受到越来越多的关 注[!―)] .*+,# 是一种具有直接带隙的宽禁带半导体 材料, 具有非常稳定的物理化学性能. 相比于 @+, 和B5C, *+,# 有着更为优越的特性. 首先是更宽的 带隙和更高的激子束缚能, 室温下分别为 )?& =A 和!)% 0=A [/] ;

其次是更低的制备温度和更高的化学稳 定性. 因此, *+,# 是一种很有前途的紫外和蓝光 材料. *+,# 薄膜作为一种优良的功能性材料, 在透明 导电薄膜和化学气敏传感器等领域得到了广泛的应 用.长期以来, 对*+,# 薄膜的研究主要围绕这两方 面的特性, 对*+,# 薄膜光学性质的研究多在于透 射、 反射和折射等方面的性质 [$―1] , 有关其光致发光 方面的报道较少. 制备 *+,# 和掺杂 *+,# 薄膜材料 有多种方法, 如化学气相沉积 ['] 法、 溶胶凝胶 [!%] 法、 脉冲激光淀积 [!!] 法和电子束蒸发 [!#] 法等. 对*+,# 薄膜进行 *- 掺杂, 将使薄膜的能带结构、 薄膜电子 性质以及薄膜的结构都发生改变 [!)] , 从而对薄膜的 光致发光性质产生影响.本文中, 我们采用射频磁控 溅射方法在蓝宝石衬底上制备出了锑掺杂的氧化锡 膜(*+,# : *-) , 在室温条件下发现制备薄膜在 ))/ +0 附近存在紫外发射峰, 并对 *+,# : *- 的光致发光机 制进行了研究. #? 实验用DEBF4/$% 型射频磁控溅 射系统在蓝宝石(%%%!) 衬底上制备 *+,# : *- 薄膜, 系统的本底真空 度是 !%G ) E5. 溅射所用陶瓷靶是由纯度为 ''?''H *+,# 和*-# ,) 粉末经混合、 球磨后压制成坯, 再经 !)%% I烧结而成.靶中 *-# ,) 的质量分数为 /H, 用 纯度为 ''?''H 的氩气和氧气作为工作气体, 由可 控阀门分别控制气体的流量.溅射过程中, 控制真空 室内氩气压强为 %?$ E5, 氧分压为 %?$ E5, 靶与衬底 间的距离是 $ >0. 溅射功率分别为 !%%, !$% 和#%% J, 溅射时间为 /% 06+, 衬底温度为 &% I . 第$& 卷第1期#%%( 年1月!%%%4)#'%K#%%(K$& (%1) K/1(#4%$ 物理学报L2ML ENO*P2L *PCP2L AQ7.$&, CQ.1, L&AB C +'>:D 277C) EF?B>':B GD" .#H2 : .F I&J@? D';

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