多元氧化物薄膜的CVD制备探索

论文总字数：18245字

摘 要

本文主要以探索在CVD（化学气相沉积）装置中制备ZnO薄膜为重点，在高温管式炉中生长ZnO薄膜，应用表面有ITO的玻璃为衬底。主要探究了ZnO的生长条件以及包括氧气流量、真空度（压强）、Zn粉和衬底之间的距离等参数的影响，本实验还先借助了PLD（脉冲激光沉积）沉积ZnO薄膜作为缓冲层。得出结论参数：压强200pa左右，氧气流速200sccm，氩气流速1500sccm，固相源和衬底的距离5cm左右，升温速率20℃/分钟。

关键词:化学气相沉积（CVD），ZnO薄膜，ITO,脉冲激光沉积（PLD）,X射线衍射(XRD)

Abstract

The main focus of this article to explore the growth of ZnO thin films in the CVD (chemical vapor deposition) apparatus，in the high-temperature tube furnace growth of ZnO thin film application surface of ITO glass substrate.Mainly explores the growing conditions including oxygen flow, the degree of vacuum (pressure), the distance between the substrate and the Zn powder and so on,these parameters’ effects of ZnO;in this experiment also by means of PLD (Pulsed Laser Deposition) deposited ZnO film as a buffer layer .Concluded parameter:Pressure about 200pa,Oxygen flow rate 200sccm,Argon flow rate 1500 sccm,From the solid source and the substrate about 5cm,Heating rate 20 ℃ / min.

KEYWORDS:Chemical Vapor Deposition (CVD),ZnO Thin Films,ITO,Pulsed Laser Deposition (PLD),X-Ray Diffraction (XRD)

目录

摘要 …………………………………………………………………………………1

Abstract ………………………………………………………………………… 2

1. 绪论 ……………………………………………………………………5

1.1 引言 …………………………………………………………………5

1.2 ZnO的性质 ……………………………………………………………5

1.3 ZnO纳米线的应用 ……………………………………………………6

1.3.1光电材料方面的应用 …………………………………………7

1.3.2传感器方面的应用 ……………………………………………7

1.3.3其他应用 ……………………………………………………7

1.4ZnO纳米线的制备方法 …………………………………………………7

1.4.1模板合成法 ………………………………………………………8

1.4.2电化学合成法 ……………………………………………………8

1.4.3溶胶凝胶法 ……………………………………………………8

1.4.4微乳液法 ………………………………………………………9

1.4.5水热合成法 …………………………………………………9

1.4.6物理法——磁控溅射法、分子束外延法 ……………………10

1.5脉冲激光沉积（PLD）原理及应用 ………………………………11

1.6化学气相沉积法（CVD）原理 …………………………………12

1.7CVD的应用及其优缺点 ………………………………………………14

1.8本文研究主要目的和主要研究内容 …………………………………15

第二章 实验仪器装置及实验步骤 ………………………………………………17

2.1化学气相沉积实验装置——高温管式炉 ……………………………17

2.2混气系统 ………………………………………………………………18

2.3抽真空装置 ……………………………………………………………18

2.4实验步骤 ………………………………………………………………19

2.4.1基片的选择 ……………………………………………………19

2.4.2基片的清洗 ……………………………………………………20

2.4.3实验步骤 ………………………………………………………20

2.5实验结束后的处理工作 ……………………………………………21

第三章 结论22

3.1XRD图像 ……………………………………………………………22

3.2SEM图像 ……………………………………………………………23

第四章 总结 ……………………………………………………………………25

致谢 ……………………………………………………………………………26

参考文献 ………………………………………………………………………27

1. 绪论

1.1 引言

在1950年以前的时候，CVD化学气相沉积法还不是很成熟，最早开发出这项专利实在1893年的科学家Lodyguine^[1]。在这段时期，人们利用CVD技术来进行物质的提纯，比如让氯气和难熔金属反应来生成金属的氯化物，然后再用氢气在CVD装置内进行还原反应，以此来达到分离、提纯金属的作用，然后用作白炽灯丝。

在1950年到1960年之间，CVD技术得到了很大的发展，应用到了各个领域。由最初的金属提纯发展到了材料的制备方面，这一发展的一个很主要的原因就是材料科学体系的初步完善，导致人们将冶金的过程以材料学科的角度来看待；这些早期研究奠定了CVD技术的理论基础。由于缺乏交流，研究工作重复严重。1960年在John M.Blocher.Jr主席的主持下召开了第一届化学气相沉积法国际学术会议，以此来促进应用CVD技术各个领域的共同发展。会议上还决定采用CVD作为该项材料制备技术的专业用语，并且得到了大家的一致认可；至此，CVD技术在镀膜、半导体材料、光电材料等工业领域得到广泛的应用。CVD技术就成为了材料制备领域的一个重要方法。

1.2 ZnO的性质

在自然界中，氧化锌通常以白色的粉末或者红锌矿石的结构存在着，当氧化锌受热时，由于产生了少量氧原子的溢出而使氧化锌变为了黄色，而在停止加热后又会重新恢复为白色，但是如若温度一直升高，当到达1800℃的时候，样品则会升华为气相。

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