RF溅射ZnO：Mg薄膜：氧氩流量比对结构与光学性能的影响

"氧氩流量比对 RF溅射 ZnO： Mg薄膜结构及光 学性能的影响" 本文是一篇研究论文，主要探讨了通过射频(RF)磁控溅射技术制备Mg掺杂ZnO (ZnO：Mg)薄膜时，氧气(O2)与氩气(Ar)流量比例对薄膜结构和光学性能的影响。实验中使用了单质Zn靶和MgO陶瓷靶，在混合O2和Ar气氛下进行溅射。通过对O2和Ar流量的调控，研究人员研究了不同O2/Ar比例（1:1至3:1）对薄膜性质的变化。 结果显示，当O2/Ar比例在1:1至3:1的范围内，所制备的薄膜均呈现出单相的ZnO(002)结构。薄膜的生长模式为三维(3D)的结核结构。在氮气(N2)氛围下，对这些薄膜进行200℃的退火处理后，发现当O2/Ar比例为3:1时，薄膜在380~1200nm的光谱范围内具有较高的透过率，尤其在可见光区，平均透过率大约为85%，最高可达90%。这表明该薄膜具有优良的透明性，适用于光学应用。 进一步分析发现，这些ZnO：Mg薄膜的光学带隙为3.51eV，相较于纯ZnO，Mg的掺杂显著地调整了薄膜的光学带隙，显示出了Mg掺杂对ZnO光学性质的调控潜力。此外，通过极值包络线法计算，确定了薄膜在589.3nm处的折射率为1.963，膜厚约为285nm。这些光学参数对于理解和优化基于ZnO：Mg的光电器件设计至关重要。 本研究揭示了O2/Ar流量比在RF磁控溅射过程中对ZnO：Mg薄膜微观结构和光学性能的决定性作用。优化这一比例可以有效地调控薄膜的透明度、带隙和折射率，从而满足不同应用领域的需求，如太阳能电池、透明导电涂层和光电传感器等。通过这种精细控制，科学家们可以进一步提升基于ZnO：Mg薄膜的器件性能。