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引言

? ? ? 為了應(yīng)用于透明導(dǎo)電氧化物電極(transparent conductive oxide electrodes)，在RF磁控濺射方法中的年玻璃基板上沉積了氧化鋅薄膜。為了實(shí)際的消磁應(yīng)用，通過(guò)光子光成像形成pattern，通過(guò)濕式蝕刻探討其特性。濕式蝕刻中使用的蝕刻溶液(etchant)使用了多種酸溶液(硫酸、草酸、磷酸)，并了解了酸濃度變化時(shí)的蝕刻特性以及蝕刻時(shí)間和蝕刻圖像(表面形狀)的變化。結(jié)果，氧化鋅的濕式蝕刻與酸的種類(lèi)無(wú)關(guān)，很大程度上取決于所買(mǎi)溶液的農(nóng)度(即pH)，隨著pH的增加，蝕刻率在指數(shù)函數(shù)上下降，同時(shí)首次考察了各種蝕刻圖像的出現(xiàn)。

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實(shí)驗(yàn)

? ? ? 氧化鋅薄膜的合成：為了用作透明導(dǎo)電電極，需要高透光率和低電阻。氧化鋅根據(jù)濺射沉積條件(例如目標(biāo)與基板的距離、基板的溫度、RF power、沉積溫度等)進(jìn)行其特性的變化。為了了解氧化鋅薄膜在優(yōu)化條件下的結(jié)構(gòu)特征(與目標(biāo)和基板的距離為30毫米、RF功率為200 W、常溫沉積)，本煙區(qū)觀(guān)察了wide scan XRD，如圖1所示。眾所周知氧化鋅是從基體表面開(kāi)始平行于C軸生長(zhǎng)的。該林1顯示了以(002)面生長(zhǎng)的氧化鋅，在34附近以高C軸生長(zhǎng)的圖表。另外，圖1中插入的圖表示33~36之間的高解析XRD模式。

圖1 典型氧化鋅薄膜的XRD圖譜

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圖2 氧化鋅薄膜的截面掃描電鏡(左)和原子力顯微鏡(右)圖像

? ? ? 通過(guò)SEM圖像，可以親眼看到形成columnar結(jié)構(gòu)的氧化鋅薄膜，通過(guò)AFM可以看到0.676 nm的表面粗糙度。圖3和4是表示沉積時(shí)、目標(biāo)與基板的距離以及根據(jù)RF power的氧化鋅薄膜的電阻率值的圖?；搴湍繕?biāo)的距離越近，或者RF功率增加，電阻率值就越低。

? ? ? 圖5是在優(yōu)化條件下增強(qiáng)的氧化鋅薄膜利用紫外分光儀顯示透射率的圖。如圖所示，具有85%以上的高透射率，光學(xué)上可以確認(rèn)能量帶隙為3.35 eV，暗示由此獲得的氧化鋅薄膜作為透明電極完全

可用。

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圖5 光學(xué)傳輸氧化鋅薄膜

? ? ? 圖6通過(guò)SEM觀(guān)察了從硫酸溶液中蝕刻的氧化鋅薄膜。硫酸溶液下蝕刻的氧化鋅薄膜的表面產(chǎn)生了火山口形式的表面，隨著其濃度的增加，可以觀(guān)察到火山口的大小增加。

? ? ? 圖7在0.01米以上的高濃度草酸中，氧化鋅薄膜可以觀(guān)察到食角不漏，形成Znx(C2H2O4)y，在0.01米以下的低濃度下形成食角。而且，與其他酸溶液一樣，隨著酸的濃度增加，表面火山口的大小也會(huì)增加。

? ? ? 圖8顯示了酸溶液的種類(lèi)和濃度以及隨時(shí)間變化的蝕刻氧化鋅薄膜的截面SEM圖像。在高濃度酸溶液中蝕刻的氧化鋅形成各向異性的白天slope，隨著濃度的降低，可以觀(guān)察到slope的氣哭增加。

? ? ? 圖9是根據(jù)酸溶液濃度的氧化鋅薄膜的蝕刻率的圖表。蝕刻率是根據(jù)蝕刻時(shí)間和剩余氧化鋅的厚度計(jì)算出來(lái)的。

? ? ? 圖10是根據(jù)pH變化的氧化鋅薄膜的蝕刻率的圖表。

結(jié)果和討論

? ? ? 本研究利用RF磁控管沖刷法在室溫下形成應(yīng)用于透明電極的優(yōu)化條件下的氧化鋅薄膜； 利用它，對(duì)比分析了利用各種酸溶液（硫酸、草酸、磷酸）濕法蝕刻的特性。

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總結(jié)

? ? ? 利用濺射法將酸的氧化鋅薄膜沉積在glass上，以作為透明導(dǎo)電電極的應(yīng)用。根據(jù)沉積條件，氧化鋅薄膜的物性有所不同，通過(guò)XRD和SEM觀(guān)察了作為透明電極應(yīng)用的最佳條件、RF power 200 W、目標(biāo)與基板的距離為30毫米時(shí)薄膜的舊結(jié)構(gòu)特征，并通過(guò)AFM調(diào)查了表面粗糙度。為了作為實(shí)質(zhì)性的器件應(yīng)用，利用光刻形成了圖案，并通過(guò)濕法觀(guān)察了氧化鋅的蝕刻特性。在濕式蝕刻的情況下，根據(jù)氧化鋅在酸溶液中易解離的一般特征，應(yīng)用多種酸溶液研究了蝕刻的特征。此外，氧化鋅的濕式蝕刻首次發(fā)現(xiàn)，不管酸的種類(lèi)如何，都嚴(yán)重依賴(lài)酸溶液的pH，并觀(guān)察了根據(jù)酸溶液濃度而蝕刻的slope的變化。