以電漿輔助化學氣相沉積法室溫成長氧化鋅薄膜之研究

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姓名

蔡來福(Lai-fu Tsai) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

論文名稱

以電漿輔助化學氣相沉積法室溫成長氧化鋅薄膜之研究

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摘要(中)

本研究採用管狀高週波電感耦合式電漿輔助化學氣相沈積系統，以二乙基鋅及氧氣之混合氣體為原料，在玻璃基板上合成氧化鋅薄膜。研究著重於探討高週波輸入位置及能量、輸入氣體組成等參數對薄膜特性的影響。所得薄膜以探針測厚儀(á-step)測量厚度、傅氏紅外線光譜儀(FTIR Spectroscopy)作鍵結分析、X-光繞射儀作結晶性分析及
掃描式電子顯微鏡(SEM)作表面形態分析。
由實驗中可發現，輸入DEZ 原料60mTorr 時，加入適當的氧氣43∼47mTorr，高週波能量輸入5W時，成長出含電漿高分子的氧化鋅薄膜，其中電漿高分子成分為最低。輸入氧氣56mTorr 時、高週波能量8W時，可得到具(002) 面preferred orientation 的氧化鋅薄膜，本研究已初步完成氧化鋅薄膜的成長，但仍含有少量的電漿高分子的成
份。

關鍵字(中)

★ 電漿輔助化學氣象沉積法
★ 氧化鋅
★ 薄膜

關鍵字(英)

★ RFPECVD
★ thinfilm
★ ZnO

論文目次

摘要........................................................i
謝誌.......................................................ii
目錄......................................................iii
圖目錄......................................................v
表目錄...................................................viii
第一章簡介..................................................1
第二章文獻回顧..............................................2
2.1 氧化鋅薄膜的特性........................................2
2.2 氧化鋅薄膜之應用........................................5
2.2.1 表面聲波元件之壓電材料................................5
2.2.2 透明導電膜...........................................13
2.2.3 氣體感測器...........................................13
2.3 氧化鋅薄膜之製程.......................................14
2.3.1 濺鍍法...............................................14
2.3.2 有機金屬化學氣相沈積法...............................17
2.4 電漿輔助化學氣相法之簡介...............................18
第三章實驗方法與步驟.......................................26
3.1 系統設備...............................................26
3.2 流量與系統壓力的關係...................................28
3.3 實驗步驟...............................................32
3.4 薄膜測試項目及分析儀器.................................33
第四章結果與討論...........................................34
4.1 金屬鋅膜的成長.........................................34
4.2 氧化鋅膜的合成.........................................40
4.2.1 A 組實驗討論.........................................40
4.2.2 B 組實驗討論.........................................52
第五章結論與展望...........................................63
5.1 結論...................................................67
5.2 未來展望...............................................67
圖目錄圖頁數
1. Crystal structure of zinc oxide.........................3
2. 表面聲波元件示意圖.....................................10
3. 指狀電極示意圖.........................................11
4. ZnO/DLC/Si 結構之表面聲波元件..........................12
5. 氬氣電漿之壓力與電漿電子溫度之關係.....................20
6. PECVD 的反應機構圖.....................................25
7. 沉積氧化鋅之系統裝置圖.................................27
8. 各種氣體之流量與壓力之關係圖...........................31
9. 鋅膜的SEM 照片.........................................36
10. 鋅膜的X-ray 繞射圖譜..................................38
11. A 組實驗輝光分布圖....................................43
12. 實驗A2 各樣本之X-ray 繞射圖譜.........................44
13. 在D=5cm 處所得各薄膜X-ray 繞射圖譜之比較..............45
14. A2 及A4 在D=5cm 處所得薄膜之X 光繞射圖譜..............46
15. 實驗A4 D=5cm 氧化鋅薄膜之SEM 照片.....................47
16. A5 實驗中各位置的X-ray 繞射圖譜.......................49
17. A5 在D=5, 25cm 樣本的IR 吸收光譜圖....................50
18. A5 實驗D=45cm 樣本的SEM 照片..........................51
19. A5 實驗D=55cm 樣本的SEM 照片..........................51
20.高週波能量輸入位置Input#16 Ground#12 的電漿波形........53
21. B1~B5 在D=5cm 處各樣本的IR 吸收光譜比較...............54
22. B 組實驗X 光譜射圖譜..................................55
23. B6 實驗的X-ray 光譜圖比較.............................57
24. B6 實驗IR 吸收光譜比較圖..............................58
25. B6 D=7.5cm 處的SEM 的照片.............................59
26. B7 在各位置的IR 吸收光譜比較..........................60
27. B7 各位置的X-ray 繞射圖譜.............................61
28. B7 D=5cm 位置的SEM 照片...............................62
29. B7 D=5cm 位置的SEM 照片...............................62
30. 實驗B8 各位置IR 吸收光譜圖............................64
31. 實驗B8 各位置X-ray 繞射圖譜...........................65
32. B5~B8 D=5cm 處IR 光譜圖之較...........................66
表目錄
表頁數
1.氧化鋅性質表............................................4
2.表面聲波元件結構比較....................................7
3.氧化鋅薄膜以濺鍍法成長之成果...........................16
4.冷熱漿之比較...........................................21
5.各種鍵結的Binding Energy...............................37
6.鋅與氧化鋅的X-Ray 繞射資料.............................39
7.各實驗的系統操作條件...................................42

參考文獻

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Durability of Diamond Surface Acoustic Wave Filter ”IEEE
Transactions on Ultrasonics , Ferroelectrics , and Frequency Control
Vol.44 NO. 6 , (1997) p1395-1400

指導教授

陳培麗(Pei-Li Chen)

審核日期

2002-7-12

推文