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氧化锌(ZnO)晶体是II-VI族直接带隙半导体材料,具有禁带宽、激子束缚能高、无毒、原料易得、生产成本低、抗辐射能力强和良好的机电耦合性能等优点,因此被广泛应用于太阳能电池、表面声波器件(SAW)、液晶显示、气敏传感器、压敏器件等。本论文利用可在大气压下工作的mist-CVD法在(10-10)面蓝宝石衬底上,以氯化锌溶液为原料,氮气为载气,制备出氧化锌薄膜,并分别研究了载气流量、生长温度对ZnO薄膜厚度、晶体结构、表面态,光致发光的影响。本实验所采用的mist-CVD是一种新型的薄膜制备技术,具有节能、安全、设备简单、便宜、易操作等优点。首先研究了不同载气流量下制备的氧化锌薄膜基本特性的变化。分别利用台阶仪、X射线衍射仪、电子扫描显微镜、325nm氦镉激光器为光源的光致发光测试系统测试薄膜的薄膜厚度、晶体结构、表面态,光致发光谱。从台阶仪的结果中我们得出了当载气流量从3~10L/min变化时,薄膜的厚度沿着气体的流动方向一般呈逐渐增加的趋势。随着传输气体流量的升高,薄膜在各定点的厚度不断下降,这表明载气流量的升高不利于薄膜的生长。从XRD图谱中我们知道了在载气流量相对较低时生长的ZnO薄膜无(10-10)取向生长特性,其(10-10)、(0002)、(10-11)等晶面随机取向生长。在传输气体流量为8L/min时生长的ZnO薄膜只有单一衍射峰。造成这个结果的原因可能与传输气体流量为8L/min时原料的供给量和此时反应炉内的氧含量及(10-10)晶面ZnO薄膜的生长机制之间的关系有关。也可以认为和氧化锌晶面与蓝宝石晶面的失配有关。SEM的结果和XRD的结果是一致的,当载气流量为3或5L/min时,从SEM的结果看出薄膜表面杂乱无章,晶粒形状各异。当载气流量为8L/min,晶粒形状大体一致,晶粒之间紧密相连。但当载气流量为10L/min时,薄膜的表面质量下降。当载气流量从3~10L/min变化时,所得样品的光致发光以峰值在500nm附近的绿光带为主,而380nm左右紫外带间发光比较微弱,其发光强度受载气流量的影响不大。其次研究了不同生长温度下制备的氧化锌薄膜基本特性的变化。当生长温度从500℃~700℃变化时,随着温度的升高,薄膜厚度整体是上升的。因为温度升高,反应物的反应活化能升高,提高反应效率所以薄膜变厚。有趣的是,在生长温度从500℃~575℃变化时,薄膜的厚度随着气体的流向增加,而当生长温度从600℃~700℃变化时薄膜的厚度随着气体流向降低。生长温度的变化对样品的X射线衍射的影响并不大,各生长温度下沉积的样品基本上只有(10-10)衍射峰。随生长温度的升高,ZnO薄膜表面态变化显著。当生长温度从500℃升高时,表面晶粒逐渐增大,各晶粒间从孤立,到相互作用到互相融合,并当生长温度升至625℃、650℃时得到均匀、致密的薄膜。但是,当温度进一步升高时,薄膜的质量反而降低,这与高温下沉积薄膜原子的反蒸发和颗粒沉积有关。当生长温度从500℃~700℃变化时,样品的光致发光还是以峰值在500nm附近的绿光带为主,而380nm左右紫外带间发光几乎检测不到。这说明mist CVD所得样品的带间发光受生长温度影响较大,受载气流量影响不大。