衬底温度影响：ZnO:Ga薄膜结晶与应力研究

"磁控溅射法制备ZnO:Ga薄膜的结晶质量及其应力研究 (2015年)，文章探讨了使用磁控溅射技术制备掺镓氧化锌(ZnO:Ga)薄膜的过程，并分析了衬底温度对薄膜性能的影响。" 本文主要讨论了磁控溅射技术在制备透明导电的ZnO:Ga薄膜中的应用。通过使用含有氧化锌和氧化镓的陶瓷靶材，研究人员采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上沉积了薄膜。ZnO:Ga薄膜因其透明性和电导性，在光电子设备中有广泛的应用前景。 实验结果显示，所有的ZnO:Ga薄膜均呈现六角纤锌矿型的多晶结构，且有明显的(002)方向择优取向。这意味着薄膜的晶体结构与晶粒排列受到衬底温度的显著影响。随着衬底温度的升高，薄膜的(002)择优取向程度和晶粒尺寸经历了一个先增加后减少的过程。这可能是由于在较低温度下，薄膜生长速率较慢，晶粒有足够时间生长，而在较高温度下，过快的生长可能导致晶界合并，从而降低晶粒尺寸。 此外，研究还发现薄膜的残余应力与衬底温度直接相关。随着温度的上升，薄膜的残余压应力单调下降。这可能是因为高温可以促进原子间的扩散，减少内应力。在400℃时，ZnO:Ga薄膜达到了最佳的结晶性能，晶粒尺寸达到75.1nm，织构系数TC(002)为2.995，残余压应力为-0.185GPa。这些优化的参数对于薄膜的透明性和导电性至关重要。 该研究揭示了衬底温度对ZnO:Ga薄膜结晶质量和应力控制的重要性。通过精确调控沉积过程中的温度，可以优化薄膜的微观结构，从而改善其光学和电学性能。这一发现对于提升基于ZnO:Ga薄膜的光电子器件的性能具有实际指导意义。同时，也强调了磁控溅射技术在制备高性能透明导电薄膜方面的潜力，为未来的研究提供了重要的参考。