Ga<,2>O<,3>包括六方晶型(a-Ga<,2>O<,3>)和单斜晶型(β-Ga<,2>O<,3>)等多种结构。其中，β-Ga<,2>O<,3>是一种宽带隙化合物，是当前世界上一个研究热点问题。在室温下，由于β-Ga<,2>O<,3>的光学带隙处于4.2~4.9eV之间，且具有良好的化学和热稳定性，因此β-Ga<,2>O<,3>可广泛的应用于高温氧气传感器、磁性记忆和介电层、GaAs的消反射镀层、GaAs表面的钝化镀膜、深紫外光透射氧化物等方面，并且还可能代替以硫化物为基础的磷光体。制备β-Ga<,2>O<,3>薄膜的方法很多，主要包括喷射高温分解法、溅射法、化学汽相淀积法(MOCVD)、脉冲激光淀积法(PLD)和电子束蒸发法。 本文选用纯度为99.999％的β-Ga<,2>O<,3>粉末为源材料制成陶瓷靶，在低温下采用射频磁控溅射法在Si(lll)和石英衬底上直接淀积氧化镓薄膜。用x射线衍射(XRD)、扫面电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、傅立叶红外吸收光谱(FTIR)、x光电子能谱(XPS)和紫外一可见分光光度计研究了β-Ga<,2>O<,3>薄膜在不同退火温度和退火时间下的结构特性、表面形貌和光学特性。 由于采用低温射频磁控溅射法在Si(lll)和石英衬底上直接淀积获得的氧化镓薄膜为非晶，因此，我们必须对非晶态的Ga<,2>O<,3>薄膜进行退火，其退火温度分别为800℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃，退火时间为20分钟。薄膜的XRD谱从950℃时开始在20=30.080<。>，31.700<。>，64.5600等处出现特征峰，这些特征峰分别是(004)、(200)、(12-2)方向。这表明薄膜是多晶β-Ga<,2>O<,3>。由于在1050℃下退火的Ga<,2>O<,3>衍射峰为最强，因此，我们认为该温度为最佳退火温度。 用XPS测量在1050℃下退火的β-Ga<,2>O<,3>的表面组分时发现，Ga和O组分之比近似为2:3。红外吸收光谱表明，随着退火温度的增加，Ga—O键的吸收峰并没有出现明显的蓝移和红移现象。这是因为薄膜中存在的杂质和缺陷(包括点缺陷、孪晶、堆垛层错等)较少，特别是O空位较少，对Ga—O键的影响较小，不会使其产生异常振动，因此不会产生红移或蓝移。 在用SEM和AFM研究β-Ga<,2>O<,3>薄膜表面形貌时发现，β-Ga<,2>O<,3>薄膜的晶粒尺寸随退火温度增加而增大，薄膜的质量随退火温度的增加越来越好。另外，我们还研究了退火时间对β-Ga<,2>0<,3>薄膜特性的影响。研究发现，退火时间越长越有利于β-Ga<,2>0<,3>薄膜的晶化，越有利于β-Ga<,2>0<,3>薄膜的晶粒尺寸的增加。在论文的最后，我们研究了淀积在石英衬底上的β-Ga<,2>0<,3>薄膜在不同退火温度下的透过率。研究发现，在400nm～800nm的可见光区，所有样品都具有70％以上的高透过率，在紫外区都有一个锐利的吸收边。吸收边的存在表明薄膜还保持着基本带隙跃迁特性。随着退火温度的增加，从未退火到退火温度升高为700℃、900℃，薄膜的吸收边向短波方向移动，表明薄膜的禁带宽度随退火温度升高而增加。而退火温度达到1100℃时又向长波方向移动。这与XRD测量得到的结果是一致的。由样品的透射谱可以计算出薄膜的吸收系数，进而确定不同退火温度下薄膜的禁带宽度。