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保定标题：利用显微镜观察氧化锌薄膜的微结构与表面粗糙度
所属分类：新闻资讯 点击次数：300 发布日期：2026-04-21
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利用显微镜观察氧化锌薄膜的微结构变化与表面粗糙度
应用于紫外光之金属-半导体-金属结构之光检测器，以氧化锌薄膜作为主动层，
由于氧化锌是一种宽能隙(3.4eV)半导体，且其常温下具有较大的激子束缚能(60meV)，
因此成为紫外光光感测器的另一项选择材料。
（a）氧化锌薄膜制备与高温炉退火处理，并分析薄膜材料之特性；
（b）制作紫外光光感测器与量测。
（a）氧化锌薄膜制备与高温炉退火处理，并分析薄膜材料之特性
本实验使用高纯度的氧化锌靶材在室温下利用射频溅镀系统沈积氧化锌薄膜于P型矽晶圆及石英玻璃上，
针对靶材功率作为制程变数，并对所制备的氧化锌薄膜在氮气中进行不同温度（300~700℃）的退火处理
，以改善其电性及光学上特性的影响。在薄膜的物性研究方面
，藉由XRD分析，探讨氧化锌薄膜于不同温度退火处理后之结晶状态与晶粒尺寸，
并利用显微镜和AFM显微镜观察薄膜之微结构变化与表面粗糙度；在光学性质方面，藉由紫外线可见光光谱仪
，分析在不同退火条件处理所后薄膜之光学穿透率及能隙值；在电学性质方面，使用霍尔量测其载子浓度与电子迁移率。
由实验结果得知，不同的退火温度可使薄膜沿c轴成为主要长方向，且薄膜晶粒尺寸随着退火温度增加而变大；SEM与AFM分析显示不同温度退火处理后薄膜表面微结构有不同的变化；不同温度退火处理之薄膜于可见光区皆可逹到90%以上之光穿透度；载子浓度也随退火温度有所改变。综合以上实验结果得知，退火处理温度对氧化锌薄膜晶体结构与光电特性有很大的影响，适当的制程温度会提升其特性。
（b）制作紫外光光感测器与量测。
将退火处理完成的薄膜，接着遵循标準的曝光、显影及溅镀等步骤，将铝金属溅镀在氧化锌薄膜上来作为接触电极，
完成氧化锌金半金光感测器(metal-semiconductor-metal photodetectors, MSM PDs)的元件制作。接着利用I-V量测仪量测其光、暗电流特性。在150W下制备的氧化锌薄膜经过300度退火所做之光感测器，
在10伏特电压下以可以得到更佳的光暗电流比，逹到4.2个数量级