退火温度对RF磁控溅射ZnO薄膜力学性能的影响
来源期刊：功能材料与器件学报2008年第1期
论文作者：王翔 黄文浩 张天林
关键词：X衍射分析; 原子力显微镜; 纳米压痕; RF磁控溅射; 退火;
摘 要：采用X射线衍射分析(XRD),原子力显微镜(AFM)及纳米压痕技术测试分析了多晶ZnO薄膜的晶格结构和力学性能.薄膜的制备采用了射频(RF)磁控溅射方法,并分别在不同温度下进行了退火处理.XRD分析显示随着退火温度的上升,薄膜的晶粒尺寸逐步增大,且C轴取向显著增强.压痕测试结果表明,由于尺寸效应的影响,硬度随退火温度的变化有明显的趋势,从2.5GPa(常温下)逐步增加到5.5GPa(4500C),随着温度的进一步上升,硬度值又逐步下降到4.5GPa(650℃).弹性模量整体随退火温度的变化并不呈现明显的规律,但在450℃和200℃下退火分别有最大值26.7GPa和最小值21.5GPa,这是由于尺寸效应与晶格取向的双重作用的结果.测试结果表明适当的退火处理对ZnO薄膜的结晶品质与力学性能有明显的改善.
王翔1，黄文浩1，张天林1
(1.中国科学技术大学精密仪器与精密机械系,合肥,230026)
摘要:采用X射线衍射分析(XRD),原子力显微镜(AFM)及纳米压痕技术测试分析了多晶ZnO薄膜的晶格结构和力学性能.薄膜的制备采用了射频(RF)磁控溅射方法,并分别在不同温度下进行了退火处理.XRD分析显示随着退火温度的上升,薄膜的晶粒尺寸逐步增大,且C轴取向显著增强.压痕测试结果表明,由于尺寸效应的影响,硬度随退火温度的变化有明显的趋势,从2.5GPa(常温下)逐步增加到5.5GPa(4500C),随着温度的进一步上升,硬度值又逐步下降到4.5GPa(650℃).弹性模量整体随退火温度的变化并不呈现明显的规律,但在450℃和200℃下退火分别有最大值26.7GPa和最小值21.5GPa,这是由于尺寸效应与晶格取向的双重作用的结果.测试结果表明适当的退火处理对ZnO薄膜的结晶品质与力学性能有明显的改善.
关键词:X衍射分析; 原子力显微镜; 纳米压痕; RF磁控溅射; 退火;
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