文档介绍：氧化物薄膜的制备方法不同的制备技术及工艺参数决定了薄膜的结构特性和光电性质。目前,制备氧化铜薄膜的方法主要有:磁控溅射法(ronSputtering)、金属有机物化学气相沉积(MOCVD)、喷雾热分解(SprayPyrolysis)、溶胶-凝胶法(Sol-gel)、热蒸发镀膜法等。其中溅射法、MOCVD、脉冲激光沉积和热蒸发镀膜法都可以生长出性能良好的氧化铜薄膜,是制备氧化铜半导体光电器件的良好选择。下面简要介绍这几种常用方法[5]。(1)磁控溅射法(ronSputtering)磁控溅射法是目前(尤其是国内)研究最多、最成熟的一种氧化铜薄膜的制备方法。现已开发出以氧化铜陶瓷为靶材,沉积过程无化学变化的普通溅射方法和以铜为靶材,沉积过程中铜与环境气氛中的氧发生反应的反应溅射方法。磁控溅射可以制备出c轴高度择优取向,表面平整且透明度很高的致密薄膜。衬底可以是单晶硅片、玻璃、蓝宝石等。磁控溅射法要求较高的真空度,合适的溅射功率及衬底温度,保护气体一般用高纯的氩气,反应气体为氧气。基本原理是:在阴极(靶材)和阳极(衬底)之间加电场,向真空室内通入氩气和氧气。在电场的作用下,真空室内的气体电离,产生离子。离子又在电场的作用下被加速,并向阴极靶材运动。由于施加在阳极和阴极之间的电场很强,电离的离子具有很高的动能并轰击阴极靶材,将靶材上的物质以分子和分子团的形式溅射出来并射向阳极衬底。磁控溅射由于磁场使等离子体局域在靶表面附近作摇摆式运动,延长了电子运动路径,提高了电子与反应粒子的碰撞几率,在靶表面附近形成高密度的等离子体区,从而达到高速溅射。高密度电子存在的另一个好处是使磁控溅射可以在比普通溅射低的气压下工作,从而减少微孔并获得柱状生长。磁场使大多数电子被封锁在靶附近区域,从而显著减少电子对薄膜的轰击损伤,也降低了基片的温升。磁控溅射制备工艺简单,容易实现掺杂、成本低、尾气无污染,适宜规模化生产。而且,磁控溅射法可以制备高度c轴取向,表面平整度高,可见光透过率高及光电性能良好的薄膜。由于磁控溅射是一种高能沉积方法,粒子轰击衬底或已经生长的薄膜表面容易造成损伤,因此生长单晶薄膜或本征的低缺陷浓度氧化铜半导体有很大难度。总体来看,溅射法制备的氧化铜薄膜质量不如利用MOCVD方法制备的氧化铜薄膜[7]。(2)金属有机物化学气相沉积(MOCVD)金属有机物化学气相沉积是一种广泛用来生长半导体和氧化物外延薄膜的生长技术。目前,这项生长技术已经发展到相当成熟的阶段,在工业生长中得到了广泛的应用。用MOCVD生长氧化铜薄膜,常用的铜源是二***铜(DMZ)或二乙基铜(DEZ),氧源可以选择为CO2、O2、N2O和H2O。衬底可以是蓝宝石、Si和玻璃等。目前,人们普遍使用DEZ作为铜源,纯O2作为氧源。由于DEZ的蒸气压比DMZ低,用它生长氧化铜,更容易控制生长速率,有利于控制膜厚和晶粒尺寸的均匀性,有利于提高电子迁移率。用DMZ作为铜源,更倾向于得到多晶的氧化铜薄膜。由于DEZ和O2的剧烈反应会生成细小颗粒,降低薄膜的结晶质量,使表面粗糙度增加,因此在MOCVD生长氧化铜薄膜时,一般在衬底表面用高纯氮气作为隔离层,以降低DEZ和O2在真空室内的气相反应。因此生长高质量的氧化铜薄膜的关键在于限制其气相反应。解决的办法是改变气体的输入位置并在通气的同时旋转基片。MOCVD技术制备氧