基底的选择和处理对Zn,ZnO膜生长的影响 .pdfVIP

曲靖师范学院第七届大学生课外学术科技作品竞赛参赛作品

基底的选择和处理对Zn/ZnO薄膜生长的影

响

摘要：影响薄膜择优取向的因素很多，基底的选择及处理对薄膜的择优取向作用

非常显著，作品基于基底材料的点阵与沉积材料的点阵匹配情况、基底表面自由

能、基底表面的极化面是基底对薄膜生长取向作用的三个主要方面：选择具有较

强织构的单晶硅（100）、具有一定取向的多晶金属基底，无任何织构的非晶基底

以及经过一定预处理具有生长基胚的基底的4类基底上进行了金属锌和氧化锌的

镀膜对比实验，结合XRD分析结果对基底对薄膜生长的影响及其机理进行了探讨。

关键词：基底选择薄膜生长择优取向

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Vacuumcoatinginbasalchoiceand

treatmentontheinfluenceofZnfilmgrowth

Abstract:

Theinfluenceoffilmpreferredorientationhavemanyfactors,basementand

baseembryonalbasementof4classbaseonthemetalzincandzincoxideofcoating

contrastexperiment,combinedwithXRDresultsoftheanalysis,theinfluenceof

substrateonthegrowthofthinfilmsisextremelymechanismsarealsodiscussed.

Keywords:basalselection,thegrowthofthinfilms,preferredorientation

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1、引言

薄膜材料作为一种主要的功能材料，在现代科学技术领域以及社会经济发展

中扮演了越来越重要的角色[1-3]，相应真空镀膜技术被誉为最具发展前途的重要技

术之一，在高技术产业化的发展中展现出诱人的市场前景，已在国民经济各个领

域得到应用，如航天、航空、电子、信息、化工、机械、环保、石油、军事等。

薄膜的制备方法及生长机理仍然是薄膜物理与材料科学非常重要的研究内

容，薄膜材料的许多功能特性就取决于薄膜的择优生长取向。

大部分生长在单晶衬底上的氧化物纳米结构都在光学器件如激光器等方面有

着重要应用：在半导体基底上的阵列一般用在电学器件如场发射、发光二极管等

领域；绝缘衬底或薄膜上的阵列可以用于场效应晶体管[6-7]；而生长在导电玻璃上

的阵列则用在太阳能电池、太阳能分解水制氢、智能窗电致变色[2-7]等。可以说，

不同基底上合成的氧化物纳米结构阵列己经在诸多领域显现出巨大的应用前景。

薄膜的晶粒形核和生长往往因为择优取向而形成一定的织构，其分布应取决

于形核习惯面，生长速率、晶界运动方向、晶体生长时的应变能，以及最终晶粒

的尺寸等因素，织构的存在使晶体出现各向异性，薄膜晶体位向分布的不同则可

能导致性能差别，因此，薄膜的位向分布变化具有重要的意义。薄膜的光电性能

除受薄膜厚度及结晶程度影响外，也会受到晶粒择优取向等因素的影响，对于薄

膜的已有研究较少深入分析薄膜生长条件改变而造成晶体位向改变的原因，特别

是在制备薄膜时，基底的晶体结构和取向对薄膜的生长方式有一定的制约作用，

进而影响薄膜的位向分布。随着现代科学技术的发展，各类薄膜的应用日益广泛，

薄膜技术发展突飞猛进。薄膜在微电子学、光学、磁学以及纳米元器件等方面的

研究已经引起了人们越来越大的兴趣。因此人们也开始寻找不同的材料制备薄膜

或作为薄膜的生长基底，如将软物质或液相材料[9,10]作为薄膜的制备基底。从1650

年BoyeR等观察到液体表面上液体薄膜产生的相干彩色花纹之后，薄膜制备和研

究的各种方法及手段便相继诞生和发展起来[11,14,16,17]。目前，液相基底作为一种新

型薄膜基底，其重要的理论意义和广阔的应用前景越来越受到人们的重视，其研

究主要集中在如下几个方面：金属原子在液相基底表面的成