Al衬底取向和ZnO薄膜织构的关系.pdf

A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master in Engineering The corresponding relationships between the orientation of Al substrate and the texture of ZnO films Master Candidate ： Jiang xin Major ： Materials Science and Engineering Supervisor ： Associate Professor. Jia juan Wuhan University of Science and Technology Wuhan, Hubei 430081, P.R.China May, 2015 万方数据 万方数据 摘要 采用射频磁控溅射法在 Al 单晶和发生了二次再结晶的高纯 Al 板上制备了 ZnO 薄膜。借助扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM ）、电子背散射衍 射技术（EBSD ）和X 射线衍射技术（XRD ）测试了ZnO 薄膜的表面和截面形貌、 Al 衬底的取向以及ZnO 薄膜的结晶性和晶体学织构。分析了Al 衬底取向与其上 生长的ZnO 薄膜织构的对应关系，探讨了二者的外延生长关系与机理。期望对ZnO 薄膜的制备提供一定的理论指导。 在单晶Al 的{001}面和{111}面生长的ZnO 薄膜为纤锌矿结构，结晶性良好且 具有较优的表面粗糙度及c 轴择优取向。Al{001}与Al{111}衬底与制备的ZnO 薄 膜的外延关系分别为{001}110//{0002} ，{111}110//{0002} 。由 于晶格匹配度的原因，Al{111}面上生长的ZnO 薄膜的各种特性均要优于Al{001} 面上生长的ZnO 薄膜。 将高纯Al 冷轧90%后进行再结晶退火，冷轧试样主要存在有S、Brass 及Copper 等典型冷轧织构组分；再结晶初期，立方织构具有一定的百分含量，而后急剧增 加，并在一次再结晶结束后占据主要。二次再结晶阶段，强烈的单一立方织构诱 发了{001}110取向晶粒的异常长大。 在二次再结晶高纯Al 上生长ZnO 薄膜时发现，Al 衬底取向对ZnO 薄膜织构 具有显著影响。异常长大的Al 晶粒上制备的ZnO 薄膜具有明显的c 轴择优取向； 且随着周围小晶粒数量的减少，c 轴择优取向度及表面光滑程度均变好。轧板表面 上，Al 衬底主要以小角度偏离{001}110取向的晶粒为主，对应生长的ZnO 薄膜 主要具有{0002}面织构，同时含有极少量的{ }面织构。 关键词：ZnO 薄膜；磁控溅射；铝；晶粒取向；织构 I 万方数据 Abstract ZnO films were prepared on the single crystal Al substrates and the secondary recrystallization high purity Al substrates by rf