吴思诚，王 旋，范海波，郑新亮，姚合宝，赵宝华

（1.西北大学物理学系，陕西 西安 710069）（2.金堆城钼业股份有限公司技术中心，陕西西安 710077）

0 引言

ZnO作为一种新兴的半导体材料，其禁带宽度为3.37 eV［1］，激子束缚能高达60 meV［2］，非常适合作为短波长发光器件，且其生长成本较低，适合大规模生长［3，4］。制备ZnO薄膜的方法有很多，其中磁控溅射法制备的薄膜具有膜厚均匀，附着力强，生长速率可控等优点［5］。

硅衬底价格便宜，易于解理，并且具备良好的散热性能［6］。当前大部分的光电器件都是在硅衬底上集成，因此在硅衬底上生长ZnO薄膜具有很大的实用价值。但是硅衬底和ZnO薄膜的晶体结构完全不同，晶格常数相差很多。首先硅是立方晶体结构，晶格常数为5.43 Å；ZnO则为六角铅锌矿结构，其晶格常数a为3.25 Å，c为5.21 Å。其次硅和ZnO的热膨胀系数也有很大不同，温度为300 K时ZnO（001）方向的热膨胀系数a大约为5.0×10-6/K，而硅的热膨胀系数a约为2.6×10-6/K［7］。所以想要在硅衬底上获得高质量的ZnO薄膜还有很大的困难，两者之间存在很大的晶格失配和热失配，极易形成位错和缺陷。因此可以采用增加缓冲层的办法解决两者之间晶格失配和热失配过大的问题。

Mo的晶格常数为3.15 Å，与ZnO相近，且Mo薄膜具有热稳定性好、化学稳定性好、光反射率高、电阻率低等特性［8］。因此Mo薄膜可以作为生长ZnO薄膜的缓冲层。本文采用Mo薄膜作为Si上ZnO生长的缓冲层材料，并对ZnO薄膜的晶体性能和发光性能进行了分析对比。

1 实验

实验前将Si衬底分别放入丙酮溶液、无水乙醇溶液、去离子水中超声振荡20 min，然后用氢氟酸刻蚀。……