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引言

? ? ? 為了應用于透明導電氧化物電極(transparent conductive oxide electrodes)，在RF磁控濺射方法中的年玻璃基板上沉積了氧化鋅薄膜。為了實際的消磁應用，通過光子光成像形成pattern，通過濕式蝕刻探討其特性。濕式蝕刻中使用的蝕刻溶液(etchant)使用了多種酸溶液(硫酸、草酸、磷酸)，并了解了酸濃度變化時的蝕刻特性以及蝕刻時間和蝕刻圖像(表面形狀)的變化。結(jié)果，氧化鋅的濕式蝕刻與酸的種類無關(guān)，很大程度上取決于所買溶液的農(nóng)度(即pH)，隨著pH的增加，蝕刻率在指數(shù)函數(shù)上下降，同時首次考察了各種蝕刻圖像的出現(xiàn)。

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實驗

? ? ? 氧化鋅薄膜的合成：為了用作透明導電電極，需要高透光率和低電阻。氧化鋅根據(jù)濺射沉積條件(例如目標與基板的距離、基板的溫度、RF power、沉積溫度等)進行其特性的變化。為了了解氧化鋅薄膜在優(yōu)化條件下的結(jié)構(gòu)特征(與目標和基板的距離為30毫米、RF功率為200 W、常溫沉積)，本煙區(qū)觀察了wide scan XRD，如圖1所示。眾所周知氧化鋅是從基體表面開始平行于C軸生長的。該林1顯示了以(002)面生長的氧化鋅，在34附近以高C軸生長的圖表。另外，圖1中插入的圖表示33~36之間的高解析XRD模式。

圖1 典型氧化鋅薄膜的XRD圖譜

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圖2 氧化鋅薄膜的截面掃描電鏡(左)和原子力顯微鏡(右)圖像

? ? ? 通過SEM圖像，可以親眼看到形成columnar結(jié)構(gòu)的氧化鋅薄膜，通過AFM可以看到0.676 nm的表面粗糙度。圖3和4是表示沉積時、目標與基板的距離以及根據(jù)RF power的氧化鋅薄膜的電阻率值的圖?；搴湍繕说木嚯x越近，或者RF功率增加，電阻率值就越低。

? ? ? 圖5是在優(yōu)化條件下增強的氧化鋅薄膜利用紫外分光儀顯示透射率的圖。如圖所示，具有85%以上的高透射率，光學上可以確認能量帶隙為3.35 eV，暗示由此獲得的氧化鋅薄膜作為透明電極完全

可用。

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圖5 光學傳輸氧化鋅薄膜

? ? ? 圖6通過SEM觀察了從硫酸溶液中蝕刻的氧化鋅薄膜。硫酸溶液下蝕刻的氧化鋅薄膜的表面產(chǎn)生了火山口形式的表面，隨著其濃度的增加，可以觀察到火山口的大小增加。

? ? ? 圖7在0.01米以上的高濃度草酸中，氧化鋅薄膜可以觀察到食角不漏，形成Znx(C2H2O4)y，在0.01米以下的低濃度下形成食角。而且，與其他酸溶液一樣，隨著酸的濃度增加，表面火山口的大小也會增加。

? ? ? 圖8顯示了酸溶液的種類和濃度以及隨時間變化的蝕刻氧化鋅薄膜的截面SEM圖像。在高濃度酸溶液中蝕刻的氧化鋅形成各向異性的白天slope，隨著濃度的降低，可以觀察到slope的氣哭增加。

? ? ? 圖9是根據(jù)酸溶液濃度的氧化鋅薄膜的蝕刻率的圖表。蝕刻率是根據(jù)蝕刻時間和剩余氧化鋅的厚度計算出來的。

? ? ? 圖10是根據(jù)pH變化的氧化鋅薄膜的蝕刻率的圖表。

結(jié)果和討論

? ? ? 本研究利用RF磁控管沖刷法在室溫下形成應用于透明電極的優(yōu)化條件下的氧化鋅薄膜； 利用它，對比分析了利用各種酸溶液（硫酸、草酸、磷酸）濕法蝕刻的特性。

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總結(jié)

? ? ? 利用濺射法將酸的氧化鋅薄膜沉積在glass上，以作為透明導電電極的應用。根據(jù)沉積條件，氧化鋅薄膜的物性有所不同，通過XRD和SEM觀察了作為透明電極應用的最佳條件、RF power 200 W、目標與基板的距離為30毫米時薄膜的舊結(jié)構(gòu)特征，并通過AFM調(diào)查了表面粗糙度。為了作為實質(zhì)性的器件應用，利用光刻形成了圖案，并通過濕法觀察了氧化鋅的蝕刻特性。在濕式蝕刻的情況下，根據(jù)氧化鋅在酸溶液中易解離的一般特征，應用多種酸溶液研究了蝕刻的特征。此外，氧化鋅的濕式蝕刻首次發(fā)現(xiàn)，不管酸的種類如何，都嚴重依賴酸溶液的pH，并觀察了根據(jù)酸溶液濃度而蝕刻的slope的變化。