许宛媚 朱华

摘要：运用射频磁控溅射技术，改变溅射温度（50℃-300℃）在玻璃衬底上生长ZnO：Sn透明导电样品，采用XRD、紫外-可见分光光度计对薄膜进行光电性能表征。结果发现：随着温度的增大，样品XRD曲线由多峰转变为（002）单峰，晶粒尺寸从21.9增大到31.7。紫外可见光光谱在400在760nm波长区间平均透射率均在89%以上，薄膜帶隙宽度随压强变化不明显，基本维持在3.33eV-3.34eV左右。

关键词：磁控溅射;ZnO：Sn薄膜;溅射温度;光电特性

1 引言

氧化锌（ZnO）是一种Ⅱ-Ⅵ族宽禁带直接带隙半导体材料，具有六角纤锌矿结构，室温下禁带宽度约为3.37eV，决定了其在可见光及近红外光的高透过率。锡掺杂氧化锌（TZO）报道较少，Sn相对于Al来说，其非金属性增强，Sn⁴⁺替代Zn²⁺的位置产生两个自由电子，与同掺杂浓度的Ⅲ族元素相比，能获得更高的载流子浓度，且Zn²⁺和Sn⁴⁺离子半径相近（rZn²⁺=0.074nm，rSn4⁺=0.069nm），Sn能够容易的替代Zn位置而不会有大的晶格畸变。

2实验

实验采用JSD-300高真空磁控溅射镀膜机，运用13.6MHz射频电源，纯度99.999%的氩气为溅射源。实验靶材为直径2英寸的ZnO：Sn陶瓷靶材，其采用化学纯的ZnO和SnO₂粉末（质量比为99：1）经鼓风干燥箱烘干。溅射室本底真空9×10﹣4pa，氩流量9sccm，靶基距7cm，溅射功率160W，压强1pa，预溅射10min，溅射时间1.5h。实验过程改变溅射温度分别50℃，100℃，150℃，200℃，250℃及300℃获得样品为a、b、c、d、e及f样品。

3结果与讨论

3.1 XRD结果及分析

结果显示ZnO：Sn薄膜在300℃只有34?附近的（002）衍射峰，在50℃-250℃除了（002）衍射峰，还有74°附近的（004）衍射峰.这说明SnO₂的掺入既没有出现二氧化锡的物相，也没有改变ZnO的六角铅锌矿晶体结构，即其垂直衬底方向的C轴择优生长性能.

晶粒尺寸随温度升高呈现线性增加趋势，开始溅射温度较低时，氩离子分子数密度低，虽然其分子自由程大，氩离子能量高，但其溅射产额低，晶粒尺寸并不大。……