宽带隙氧化锌和氧化镓的干法刻蚀研究

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宽带隙ZnO和Ga203材料是近年来的研究热点,ZnO带隙为3.37eV;在紫外区透明性好,激子束缚能高达60meV。这些优点使它在短波长光电器件、透明导电薄膜、低阈值激光器方面具有很大的应用潜力。而Ga203带隙为4.2-4.9eV,紫外透明波段更低,击穿场强高,使其在短波长光电器件、透明导电薄膜、功率器件方面也有很大的发展潜力。刻蚀技术作为光电器件制备的工艺,在光电器件的结构制备、图形化处理、电极制备等工艺流程中属于关键核心工艺,所以研究其刻蚀技术对研发宽带隙ZnO和Ga203的器件应用具有重要意义。在工业生产中,干法刻蚀逐渐取代湿法刻蚀,成为主流刻蚀工艺,其中感应耦合等离子体刻蚀(ICP)以其操作简单、可控性好、速率快、精细度高等优点,得到广泛应用。目前,对于ZnO的湿法刻蚀研究较多,而干法刻蚀研究很少,且主要集中于C1基气体的干法刻蚀速率的研究,对于刻蚀后薄膜表面形貌和光学特性的影响报导极少。对于Ga203的湿法刻蚀研究很少,而对于它的干法刻蚀未见报导。本论文我们采用SF6/Ar对ZnO和Ga2O3分别进行了ICP干法刻蚀,并研究了刻蚀对薄膜的结晶特性和光学特性的影响,主要工作有:1.系统分析了干法刻蚀工艺中ICP源功率、射频RF功率、腔室气压对ZnO薄膜刻蚀速率的影响。2.通过原子力显微镜观测,研究了源功率,射频功率对ZnO表面粗糙度的影响;通过光致发光谱的表征,研究了源功率,射频功率,腔室气压对ZnO薄膜发光特性的影响。3.系统分析了干法刻蚀工艺中源功率,射频功率,腔室气压,气体流量比对Ga203薄膜刻蚀速率的影响。4.通过X射线衍射仪,研究了改变SF6/Ar气体流量比对刻蚀后薄膜结晶质量,晶粒尺寸的影响;通过原子力显微镜观测,研究了刻蚀对薄膜表面粗糙度的影响;利用透射吸收谱,研究了刻蚀对薄膜光学特性,光学带隙的影响;
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