磁控濺射制備Co-介質(zhì)納米復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體納米復(fù)合薄膜將納米粒子以一定的方式構(gòu)建在半導(dǎo)體薄膜中，兼具納米粒子和半導(dǎo)體薄膜的雙重特性，在材料性能改良和新材料體系研發(fā)方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，非常有希望獲得實(shí)際應(yīng)用。AZO（Al摻雜ZnO）及AlN作為典型的新一代寬禁帶光電半導(dǎo)體，在信息技術(shù)領(lǐng)域占有舉足輕重的地位。Co是重要的磁性材料，其摻雜研究是近年來半導(dǎo)體納米薄膜性能調(diào)制的熱點(diǎn)之一。通過Co摻雜不僅可以實(shí)現(xiàn)AZO及AlN薄膜微觀結(jié)構(gòu)和光電性能的調(diào)控，還能將其應(yīng)用范圍拓展到磁學(xué)領(lǐng)

2、域，這在器件領(lǐng)域具有重要意義。
　　本文采用對(duì)靶直流磁控濺射交替沉積技術(shù)在不同Co靶電流下分別沉積了Co/AZO及Co/AlN納米復(fù)合薄膜，研究了Co靶電流及真空退火對(duì)薄膜的相結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)及光電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:
　　隨著Co靶電流增加，沉積態(tài)Co/AZO納米復(fù)合薄膜的結(jié)晶程度降低，電阻率及光學(xué)透過性能均下降。納米復(fù)合薄膜真空退火后結(jié)晶程度和光電性能明顯提高。隨著Co靶電流增加，Co在退火態(tài)薄膜中的存在形式經(jīng)歷了由

3、摻雜型復(fù)合層→分散金屬大顆粒層→準(zhǔn)連續(xù)金屬層的變化。當(dāng)Co靶電流較低時(shí)，Co全部溶解在基體中，薄膜導(dǎo)電性隨Co靶電流增加明顯改善，而透過率僅略微降低，實(shí)驗(yàn)獲得的光電性能匹配最佳的納米復(fù)合薄膜可見光透過率約80％，電阻率約10-3Ω·cm。當(dāng)Co靶電流較高時(shí)，薄膜中超出極限溶解度部分的Co形成分散的納米顆粒，且在一定Co靶電流范圍內(nèi)顆粒分布較規(guī)則有序。更高的Co靶電流下顆粒長大，部分連接呈現(xiàn)準(zhǔn)連續(xù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)還出現(xiàn)了CoO顆粒。
　　

4、對(duì)于Co/AlN納米復(fù)合薄膜，隨著Co靶電流增加其結(jié)晶程度先增加后降低，光學(xué)透過率降低。經(jīng)真空退火后，薄膜結(jié)晶程度提高，光學(xué)透過性得到改善，Co納米顆粒含量增加，彌散分布在AlN基質(zhì)中。
　　對(duì)Co/AZO及Co/AlN納米復(fù)合薄膜的研究結(jié)果顯示，通過控制Co靶電流可以調(diào)控Co在介質(zhì)中的存在形式，選擇適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)層及熱處理工藝可以獲得納米顆粒排布規(guī)則有序的特殊納米微觀結(jié)構(gòu)，即這種“磁控濺射交替沉積+真空退火”方法可人工裁剪獲得納米晶