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引言

? ? ? 氧化鋅(ZnO)半導體由于在低沉積溫度下具有高電子遷移率，非常適用于有機發(fā)光二極管器件。其作為一種新的半導體層取代了薄膜晶體管中使用的非晶硅半導體，在表征方面取得了重大進展。氧化鋅的濕法圖形化是大規(guī)模生產(chǎn)氧化鋅薄膜晶體管器件的另一個重要問題。本工作采用電化學分析方法研究了射頻磁控濺射氧化鋅薄膜在各種濕溶液如磷酸和硝酸溶液中的濕腐蝕行為。還考察了沉積參數(shù)如射頻功率和氧分壓對腐蝕速率的影響。

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實驗

? ? ? 利用射頻磁控濺射系統(tǒng)在玻璃襯底上沉積氧化鋅薄膜。沉積后立即測量沉積薄膜的厚度。用輪廓儀測量厚度。殘余應力測量通過記錄沉積前后硅襯底的曲率來進行。薄膜的應力由斯通尼公式得到。電阻率是通過探針站使用傳輸線方法在氧化鋅薄膜上沉積金屬薄膜后獲得的。

? ? ? 在包括硝酸(0.1M)、磷酸(0.1M)、鹽酸(0.1M)和乙酸(0.1M)的酸溶液中浸泡5秒鐘后，用T輪廓儀從厚度梯度經(jīng)時間測量膜的溶解速率。

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結(jié)果和討論

? ? ? 氧化鋅薄膜是通過濺射法制備的，這種方法可以很好地控制薄膜的厚度、均勻性和成分。濺射沉積薄膜的結(jié)構(gòu)和性能受到濺射參數(shù)的強烈影響，如氣體、壓力、功率、襯底溫度、偏壓和離子加速能量。已知薄膜的腐蝕行為強烈依賴于薄膜的結(jié)構(gòu)。氧化鋅薄膜的生長速率和電阻率隨著射頻功率和氧壓的增加而增加(圖1)射頻功率越高，氧化鋅薄膜的沉積速率越高。隨著射頻功率的增加，濺射的鋅原子或離子通過增強氬離子與氧化鋅靶的碰撞而增加。高射頻功率下薄膜電導率的下降是由于氧陰離子轟擊氧化鋅表面的可能性增加。另一方面，隨著氧分含量的增加，薄膜的電阻率接近飽和值。

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圖1 玻璃襯底上氧化鋅薄膜電阻率和沉積速率的變化(a)襯底溫度為150℃時10毫托的射頻功率和(b)襯底溫度為50℃時100瓦和10毫托的氧氣分壓的函數(shù)

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圖5.氧化鋅薄膜溶解速率對各種酸溶液的依賴性:作為(a)射頻功率和(b) O2分壓的函數(shù)。

? ? ? 圖5顯示了氧化鋅薄膜的腐蝕速率對各種酸溶液的依賴性。從上述結(jié)果可知，在硝酸(0.1M)中蝕刻速率最快，在乙酸(0.1M)中蝕刻速率最慢。氧化鋅的溶解趨勢與氧化銦錫薄膜有很大的不同。

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總結(jié)

? ? ? 研究了射頻磁控管濺射的氧化鋅薄膜在玻璃基板上的濕式溶解行為。溶解速率隨射頻功率的增加而增加，在0.5sccm氧分壓下表現(xiàn)為最小值。這種行為與氧化鋅晶體的結(jié)晶度密切。薄膜在硝酸中溶解最快，在乙酸中溶解最慢。