半导体薄膜制备及光电性能表征
半导体薄膜
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目录
• 半导体薄膜概述 • 半导体薄膜制备技术 • 半导体薄膜结构与性能 • 半导体薄膜应用实例 • 半导体薄膜材料发展趋势与挑战
01
半导体薄膜概述
定义与特点
定义
半导体薄膜是一种具有半导体性质的薄膜材料，其厚度通常在纳米至微米级别 。这种材料具有介于导体和绝缘体之间的电导率，因此被称为半导体。
。
缺陷对性能的影响
缺陷对半导体薄膜的性能有重要 影响，如影响载流子浓度、迁移
率、光学透过率等。
电子结构与能带
能带结构
01
半导体薄膜的能带结构决定了其电子状态和电子行为。通常包
括价带、导带和禁带三部分。
载流子类型
02
半导体薄膜中的载流子可以是电子或空穴，这取决于其掺杂类
型和浓度。
载流子浓度和迁移率
03
回收利用
建立完善的回收利用体系，对废旧半导体薄膜进行 回收和再利用，降低资源浪费和环境污染。
THANKS
感谢观看
大面积均匀性控制技术挑战
薄膜沉积技术
如化学气相沉积、物理气相沉积等，需要优化工艺参数，提高薄膜 大面积均匀性。
表面处理技术
如机械抛光、化学抛光等，可以改善基底表面粗糙度，提高薄膜附 着力和均匀性。
薄膜转移技术
如卷对卷技术、激光转移技术等，可以实现大面积薄膜的快速、高效 转移。
提高稳定性及寿命问题探讨
现状
目前，半导体薄膜的制备技术已经非常成熟，包括物理气相沉积、化学气相沉积、溶胶-凝胶法、电化学沉积等 多种方法。同时，半导体薄膜的应用领域也在不断扩展，涉及到电子、光电、生物医学、环境科学等多个领域。
应用领域与前景
应用领域
薄膜材料的制备及性能研究
薄膜材料的制备及性能研究第一章：薄膜材料的基础知识薄膜材料是指厚度在一个纳米到几微米之间的材料，由于其具有较大的比表面积和界面能，从而表现出了明显的物理和化学性质，应用广泛。
薄膜材料可以制备出各种不同形态和结构的材料，包括单层，多层和复合薄膜。
薄膜可以用于制备各种功能性材料，例如光电材料，传感器，能源材料和生物医学材料等。
因此薄膜材料的制备和性能研究已经成为了材料科学中一个重要的研究方向。
第二章：薄膜制备技术薄膜制备技术可以分为物理气相沉积（PVD），化学气相沉积（CVD），溶液法和电化学法等。
其中PVD主要应用于粘附性要求高的金属材料，CVD是为了制作半导体器件而发展出来的技术。
溶液法和电化学法则可以用来制备具有大面积、低成本和环境友好等特点的薄膜材料，因此是应用最为广泛的制备技术之一。
采用这两种技术制备的薄膜具有谷电导，谷光导和电化学性质等。
第三章：薄膜材料的性能研究具体来说，薄膜材料的性能包括表面化学性质、表面结构、光电性质和力学性质。
如表面化学性质可以通过XPS、FTIR和Tof-SIMS等技术进行表征，表面结构可以利用STM和AFM等技术来研究；光电性质则可以通过光谱测量和电学测试等手段来探究，力学性质则可以通过纳米压痕实验等方法来研究。
另外，薄膜材料的吸湿性、稳定性和生物相容性也是需要考虑的因素。
第四章：薄膜材料的应用领域举例薄膜材料由于其独特的性质，在许多领域中都有着广泛的应用。
以太阳能电池为例，在这种光电器件中，薄膜材料被用来制作光电转换器件和透明电极等部件，这直接关系到其光电性能和机械稳定性。
另外，在生物医学领域中，薄膜材料可以用来制备药物输送系统和人工血管等医学器械，用于有效地传递和释放药物。
第五章：未来展望在未来，薄膜材料将面临更加广泛和深入的应用前景。
例如，在生物医学领域中，薄膜材料可以用于制备智能药物释放系统，这将为治疗慢性疾病提供更有效的途径。
此外，在电子器件中，薄膜材料可以用于制作超薄管道、柔性器件和透明电极等。
《Ga2O3-金属-Ga2O3叠层UV-TCO薄膜的光电性能优化》范文
《Ga2O3-金属-Ga2O3叠层UV-TCO薄膜的光电性能优化》篇一Ga2O3-金属-Ga2O3叠层UV-TCO薄膜的光电性能优化一、引言近年来，透明导电氧化物（TCO）薄膜因其在光电领域的应用日益受到关注。
Ga2O3作为一种重要的n型半导体材料，具有高透光性、良好的导电性及高化学稳定性等特性，成为制备TCO 薄膜的重要材料之一。
本文以Ga2O3/金属/Ga2O3叠层UV-TCO 薄膜为研究对象，探讨了其光电性能的优化方法及效果。
二、材料与方法1. 材料准备本实验选用高纯度的Ga2O3粉末、不同种类的金属薄膜材料等。
将Ga2O3粉末进行高温烧结，制备出一定厚度的Ga2O3薄膜。
金属薄膜则选用导电性能良好的材料，如银、金等。
2. 制备工艺采用磁控溅射法，在玻璃基底上制备出Ga2O3/金属/Ga2O3叠层结构。
首先，在玻璃基底上制备一层Ga2O3薄膜，然后在其上溅射金属薄膜，最后再制备一层Ga2O3薄膜，形成叠层结构。
3. 光电性能测试对制备出的薄膜进行光电性能测试，包括透光性、导电性、光吸收等指标。
通过改变金属薄膜的种类、厚度及叠层结构等参数，分析其对光电性能的影响。
三、结果与讨论1. 透光性分析实验结果表明，Ga2O3/金属/Ga2O3叠层结构在紫外-可见光区域具有较高的透光性。
随着金属薄膜厚度的增加，透光性有所降低，但当金属薄膜厚度适中时，可获得较好的透光性能。
此外，不同种类的金属薄膜对透光性的影响也不同。
2. 导电性能分析金属薄膜的导电性能对叠层结构整体导电性能具有重要影响。
实验发现，采用导电性能良好的金属材料（如银、金）可显著提高叠层结构的导电性能。
此外，通过优化金属薄膜的厚度及叠层结构，可进一步提高导电性能。
3. 光吸收性能分析Ga2O3作为一种n型半导体材料，具有较好的光吸收性能。
通过优化叠层结构及金属薄膜的种类和厚度，可进一步提高光吸收性能。
实验发现，在特定波长范围内，适当增加金属薄膜的厚度可提高光吸收效率。
ZnO薄膜的制备与性能研究
ZnO薄膜的制备与性能研究ZnO是众所周知的一种半导体材料，近年来，它的应用领域不断扩大，包括光电技术、传感器技术、气敏技术、生物技术等领域。
其具有较高的透明度、电阻率、热稳定性和高电子迁移率等优异特性，使得其在各个领域中拥有巨大市场前景。
在这些应用中，ZnO薄膜则是ZnO材料的重要组件之一。
本文主要探讨ZnO 薄膜的制备及其性能研究。
一、ZnO薄膜制备方法1.溶胶-凝胶法ZnO薄膜制备的一种常见方法为溶胶-凝胶法。
该方法主要涉及将预先制备好的ZnO溶胶放置于合适的基底上，然后通过热退火的方式完成ZnO薄膜的制备。
使用该方法，可以获得良好的薄膜质量和较大的薄膜面积，同时可以随意控制薄膜厚度。
2.物理气相沉积法物理气相沉积法是ZnO薄膜制备中最常用的方法之一。
其主要通过采用物理气相沉积设备将高温气体通入反应室，然后将蒸汽通过传输管道沉积在基底上完成ZnO薄膜的制备。
该方法具有制备ZnO晶体中空气杂质较少、晶粒精细等显著的优点。
3.MBE法MBE法是利用分子束外延设备在超高真空环境下生长晶体的方法。
该方法制备的ZnO薄膜具有非常高的晶体质量。
然而，需要难以实现的极限条件，如超高真空环境和较高的晶体表面温度。
二、ZnO薄膜性能研究1.光电性能ZnO薄膜是光学和电学交叉的半导体薄膜。
关于ZnO薄膜的光学性能，已有许多研究。
例如，有研究人员证实了ZnO条纹薄膜在光学上具有比等宽薄膜更高的透射比，这是由于条纹薄膜的形态依赖性的折射率引起的。
此外，ZnO薄膜具有优越的光电转换性能，可用于太阳能电池、传感器等领域。
2.气敏性能ZnO薄膜的气敏性能是其另一个重要的应用领域，具有广泛的市场前景。
研究表明，ZnO薄膜的气敏性能受到薄膜厚度、沉积温度和掺杂类型等多个因素的影响。
例如，掺杂ZnO薄膜的气敏性能不仅可以提高灵敏度，还可以增加电阻率等方面的特性。
3.化学性质关于ZnO薄膜的化学性质，研究人员通常需要从其表面性质、表面反应等多个方面进行分析。
ZnO薄膜的制备及其光学性质的研究
山东建筑大学硕士学位论文
关键词：ＺｎＯ薄膜，射频磁控溅射，光波导，Ｘ一射线衍射，ｃ轴取向
山东建筑大学硕士学位论文
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＺｎＯ Ｆｉｌｍｓ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ（ＺｎＯ）ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ＩＩ－ＩＶ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｗｉｔｈ ａ ｗｉｄｅ ｄｉｒｅｃｔ ｂａｎｄ ｇａｐ ｏｆ ３．３ｅＶ ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ａ ｌａｒｇｅ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｂｉｎｄｉｎｇ ｅｎｅｒｙ ｏｆ ６０ｍｅＶ．ＺｎＯ ｆｉｌｍｓ ｈａｖｅ ｍａｎｙ ｒｅａｌｉｚｅｄ ａｎｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｍａｎｙ ｆｉｅｌｄｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ，ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ，ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ，ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｇａｓ ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ ｐｌａｎａｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ，ｅｔｃ，ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅｉｒ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｏｐｔｉｃａｌ ａｎｄ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ｗｉｔｈ ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｉｎ ｓｈｏｒｔ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｄｅｖｉｃｅｓ，
薄膜物理与技术
将气体在电场的作用下离化，形成离子束或等离子体，然后轰击材 料表面，使其原子或分子沉积在基底表面形成薄膜。
化学气相沉积（CVD）
常压化学气相沉积（APCVD）
在常压下，将反应气体在气相中发生化学反应，生成固态物质并沉积在基底表面形成薄膜 。
低压化学气相沉积（LPCVD）
在较低的压力下，将反应气体在气相中发生化学反应，生成固态物质并沉积在基底表面形 成薄膜。
等离子体增强化学气相沉积（PECVD）
利用等离子体激活反应气体，使其发生化学反应，生成固态物质并沉积在基底表面形成薄 膜。
液相外延（LPE）
溶胶-凝胶法
将金属盐溶液通过脱水、聚合 等过程转化为凝胶，然后在一
定条件下转化为薄膜。
化学镀
利用化学反应在基底表面沉积 金属或合金薄膜。
电镀
利用电解原理在基底表面沉积 金属或合金薄膜。
薄膜的特性与性能参数
特性
薄膜具有一些独特的物理和化学特性， 如高表面面积、高纯度、高密度等， 这些特性使得薄膜在电子、光学、磁 学等领域具有广泛的应用前景。
性能参数
评估薄膜性能的参数包括表面粗糙度、 透光性、导电性、硬度等，这些参数 决定了薄膜在不同领域的应用效果。
薄膜的形成与生长机制
形成
薄膜的形成通常是通过物理或化学方法将物质蒸发或溅射到基材表面，然后凝 结或反应形成薄膜。
涉及其他非主要性能的表征，如化学稳定性、热稳定性等。
详细描述
除了光学、力学和电学性能表征外，还有其他一些非主要性能的表征方法，如化学稳定 性表征和热稳定性表征等。这些性能参数对于评估薄膜在不同环境条件下的稳定性和耐 久性具有重要意义，尤其在化学反应容器制造和高温环境应用等领域中具有重要价值。
实验1碳纳米管高分子材料制备与热性能分析
实验1 碳纳米管/高分子材料的制备及热性能分析由于高分子材料所独有的轻质、耐腐蚀和易加工等特点，具有导热功能的高分子复合材料有望在一些新的应用领域中替代金属部件，例如电力电子、电机、热交换等场合。
目前针对提高高分子材料导热性能的主要手段是复合填充，也就是在高分子材料中填充一些具有高导热特性的填料等。
由于碳纳米管轴向优异的导电、导热和高强度的特性，使其成为理想的高分子复合填充材料，此外石墨、碳纤维、陶瓷和金属颗粒等也有报道用作导热填料。
提高高分子材料的导热性能将会对诸多应用领域带来新的发展，例如，电子电器系统用的散热材料往往有1 -30W/mK的需求。
本实验以碳纳米管复合高分子材料为主要研究对象，除了掌握碳纳米管的制备方法和工艺，还涉及对其进行改性等处理，最后将其与高分子材料复合。
探讨碳纳米管复合填充对高分子材料导热性能提高的程度，以及由此对新材料潜在应用的评价。
实验2 功能陶瓷的固相反应法制备及介电性能测试功能陶瓷是一类非常重要的功能材料，介电性则是绝缘材料对外加电场的一种反应，是材料极为重要的一种物理性质。
制备功能陶瓷材料的方法有很多种，其中最成熟、应用最为广泛的则是固相反应法。
这种方法以高纯粉末为原料，经精确称量、球磨、干燥、过筛、锻烧、造粒、成型及烧结等步骤后，最终得到致密的陶瓷材料。
材料介电性能的测试方法可根据测试频率范围及原理的不同分为很多种。
一般人们较关注材料在1MHz以下的介电性能。
在此频率范围，最常用的测试方法为LCR法，此时试样通常为片状，并在两端镀上金属电极。
这样，试样即可看作一平板电容，通过测试试样的复电容即可计算得到其介电性能。
本实验旨在让学生掌握制备功能陶瓷材料的固相反应法及评价材料介电性能的LCR法的步骤及原理，并通过制备BaTiO3铁电陶瓷、测试其介电性能的频谱及温谱，加深学生对功能陶瓷及材料介电性能的认识。
实验3 高性能Al合金的制备及加工工艺对其性能的提高溅射靶材是镀膜行业生产中最重要的原材料之一。
半导体薄膜材料的制备
半导体薄膜材料的制备1. 引言随着科技的不断发展，半导体技术的应用越来越广泛，尤其是在电子、光电等领域中得到了广泛的应用。
半导体薄膜材料的制备技术也在不断的发展，为半导体器件的研究和应用提供了有力的支持。
本文将从薄膜材料的制备方法、薄膜材料的制备过程、薄膜材料的应用等方面，对半导体薄膜材料的制备做一些介绍。
2. 薄膜材料的制备方法薄膜材料的制备方法主要有物理蒸发法、化学气相沉积法、分子束外延法、离子束外延法等。
下面简要介绍几种常用的制备方法。
2.1 物理蒸发法物理蒸发法是把材料放在真空或惰性气氛中，通过热蒸发或强光辐射蒸发的方法进行制备。
该方法适用于制备金属、半导体、氧化物、硫化物等材料的薄膜，其优点是制备简单、成本低，缺点是制备速度慢，成膜质量不稳定。
2.2 化学气相沉积法化学气相沉积法是将气态前体物通过热分解、热裂解等反应制备出所需材料的薄膜。
该方法制备速度快、成膜速度高，制备成膜质量稳定，但前体物的纯度、稳定性对成膜质量的影响较大。
2.3 分子束外延法分子束外延法是一种高真空下制备纳米级厚度晶体薄膜的技术，通过在真空中高速加热并蒸发气态源，产生分子束，经高速准直后瞄准衬底径向外扩散生长表面，使分子一层层地互相结合成为晶格完整的晶膜。
该方法成膜速度较慢，但可以制备高质量、大尺寸的单晶薄膜。
2.4 离子束外延法离子束外延法通过在高真空下将精细加工好的单晶衬底，连续轰击呈靶形状的前体物，溅射出大量的原子或离子，使其在衬底表面沉积形成晶膜。
该方法制备质量极高的薄膜，对材料的选择性较高，但设备成本高，操作复杂。
3. 薄膜材料的制备过程不同材料的成膜过程会有所不同，但通常都包括前体物的制备、薄膜在衬底上的生长等过程。
在制备前需要对材料性质的要求、成膜受影响因素等进行充分的了解，选择适当的成膜方法和工艺参数。
以化学气相沉积法为例，其制备过程大致分为以下几个步骤： 3.1 前体物的制备前体物的纯度和稳定性直接影响到成膜质量，因此需要对其进行选择和加工。
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半导体薄膜制备及光电性能表征一、实验简介《半导体薄膜》实验主要内容：半导体薄膜简介，以ZnO薄膜为例，介绍其性能、生长和应用；磁控溅射生长ZnO薄膜；霍尔效应介绍；ZnO薄膜的性能测试，以Hall测试来表征ZnO薄膜的电学性能。
二、半导体薄膜半导体薄膜的基本分类可如下：（1）Ⅳ族半导体，如Si、Ge、金刚石等，为元素半导体；SiC等，为化合物半导体。
（2）Ⅱ-Ⅵ族半导体，如Zn、Cd与O、S、Se、Te形成的化合物，主要有CdS、ZnSe、ZnO等，为化合物半导体。
（3）Ⅲ-Ⅴ族半导体，如Al、Ca、In与N、P、As等形成的化合物，主要有InP、GaAs、GaN等，为化合物半导体。
（4）复杂化合物半导体，如Cu（In，Ga）Se2等。
（5）有机半导体。
在上述半导体材料中，Si和Ge的禁带宽度分别是1.12eV和0.66eV，此类半导体为窄禁带半导体；ZnO和GaN的禁带宽度均约为3.37eV，此类半导体为宽禁带半导体。
另外，按照能带结构，导带底和价带顶在K空间中是否处在同一位置，还可分为间接带隙和直接带隙半导体，Si、Ge为间接带隙半导体，ZnO、GaN为直接带隙半导体。
本实验以ZnO为例介绍半导体材料，ZnO在自然界中以矿物的形式存在，人们在研究应用的过程中，先后制备出了多种形态的ZnO材料，如：粉体、陶瓷体材、体单晶、薄膜和纳米结构等。
薄膜材料指的是利用某些生长技术，在衬底或基板上沉积一层很薄的材料，厚度通常在nm或μm量级。
三、ZnO半导体薄膜ZnO是一种“古老”而又“新颖”的材料，ZnO很早便作为一种陶瓷结构被广泛应用，而ZnO作为一种半导体材料的研究则始于上世纪80年代。
ZnO是一种Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料，同GaN一样，为直接带隙宽禁带半导体，室温下禁带宽度3.37eV。
ZnO激子结合能为60meV，是GaN（25meV）的2倍多，可以实现室温甚至高温的激子复合发光，是一种理想的短波长发光器件材料。
ZnO晶体有三种不同的晶体结构。
自然条件下，其结晶态是单一稳定的六方纤锌矿（Wutzite）结构，属六方晶系，图1为不同视角下的结构示意图。
分子结构的类型介于离子键和共价键这之间。
晶格常数为a=0.3243nm、c=0.5195nm，Zn-O间距为0.194nm，配位数为4：4。
ZnO的分子量为81.39，密度为5.606 g/cm-3，无毒、无臭、无味、无砂性两性氧化物，能溶于酸、碱以及氨水、氯化铵等溶液，不溶于水、醇(如乙醇)和苯等有机溶剂。
熔点为l975 ºC，加热至1800 ºC升华而不分解。
图2显示了常用的一些半导体材料禁带宽度和晶格常数的关系。
在所有的宽禁带半导体中，ZnO与GaN最为接近，有相同的晶体结构、相近的晶格参数和禁带宽度，ZnO与GaN的晶格失配很小(~1.8%)。
ZnO可以与CdO或MgO形成ZnCdO或ZnMgO三元合金。
CdO的禁带宽度为2.3 eV，MgO的禁带宽度为7.7eV，理论上，ZnO和CdO或MgO形成的三元合金体系可以将禁带宽度扩展到2.3~7.7 eV的范围，覆盖了从紫外到可见光的大部分波谱范围。
ZnO为极性半导体，存在着诸多的本征缺陷（如：Zn间隙Zni和O空位VO 等），天然呈n型。
ZnO可供选择的施主掺杂元素很多，包括IIIA族元素（如B、Al、Ga、In）、IIIB族元素（如Sc和Y）、IV A族元素（如Si、Ge和Sn）、VIB 族元素（如Ti和Zr）、VB族元素（如V和Nb）、VI 族元素（如Mo），他们掺入ZnO取代Zn，提供电子。
此外，掺入F、Cl等VII族元素O，提供电子。
IIIA 族元素Al、Ga、In是最为常用的，特别是Al掺杂ZnO（AZO）薄膜，10-3~10-4Ωcm 量级。
图1 ZnO晶体原子点阵示意图图2 半导体材料禁带宽度和晶格常数的关系相对于n型掺杂，ZnO的p型掺杂困难得多。
全世界科学家10余年不懈努力，实验室中实现了较为稳定且低阻的p型ZnO薄膜，但离实用化还有不小的距离ZnO的p型掺杂主要通过以下两个途径：一种是Ⅰ族元素，如Li、Na、K、Au、Ag、Cu等，替代Zn形成浅受主，产生空穴；另一种是Ⅴ族元素，如N替代O形成受主，产生空穴，掺入P、As、Sb等也可以产生空穴。
目前研究最多的是N元素掺杂，多元素掺杂技术：N替代-H钝化、施主–受主共掺杂、双受主共掺杂等方法。
N替代O 受主能级深(200meV)，空穴激活难；N在ZnO中固溶度低(平衡态1013/cm3)，掺入难；本征ZnO中氧空位缺陷密度高，自补偿严重。
目前，几乎所有的制膜技术均可用于ZnO薄膜的生长，而且生长温度一般较低，这有利于减低设备成本，抑制固相外扩散，提高薄膜质量，也易于实现掺杂。
薄膜生长方法可大致分4种：物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、液相外延（LPE）、湿化学方法（WCM）。
物理气相沉积包括很多种方法，如溅射、蒸发、脉冲激光沉积（PLD）、分子束外延（MBE）等。
化学气相沉积目前常用的为金属有机物化学气相沉积（MOCVD），此外，能量增强CVD、超高真空CVD、原子层外延等也属于CVD的范畴。
液相外延是一种从过冷饱和溶液中析出固相物质并沉积在单晶衬底上生成单晶薄膜的方法，目前应用较少。
湿化学方法有很多种，如溶胶-凝胶、喷雾热分解、液相电沉积等。
ZnO是一种多功能氧化物材料，在光电、压电、热电、铁电、铁磁等各个领域都具有优异的性能，在表面声波、太阳能电池等诸多领域得到了广泛应用。
ZnO光泵浦紫外受激辐射的获得和p型掺杂的实现，ZnO薄膜作为一种新型的光电材料，在紫外探测器、LED、LD等领域有着巨大的发展潜力。
ZnO在应用方面具有很多明显的优势：原料丰富，价格低廉；成膜性能好，外延生长温度低；有商用体单晶，可以进行同质外延；是一种环境友好材料，生物兼容性好等。
四、磁控溅射生长ZnO薄膜溅射（Sputtering）是建立在气体辉光放电的基础上，利用气体辉光过程中产生的正离子与靶材表面原子之间的动量交换，把物质从原材料移向衬底，实现薄膜的沉积。
其中，磁控溅射是一种应用最为广泛和成熟的技术，可以克服通常溅射方法速率低和基片温升过高的弱点，适于大面积薄膜制备。
磁控溅射与IC 平面器件工艺具有兼容性，对设备要求不高，生产成本较低。
所谓磁控溅射，就是在二极溅射的基础上附加一个磁场，利用电子在正交电磁场中作螺旋线轨迹运动，进一步提高真空溅射镀膜的效率和质量。
金属靶材为阴极，阳极接地，也可以是正电位，两极间通入工作气体，在此以氩气（Ar）为例，当两极间施加高压时，电极间的Ar发生电离，没有磁场时，就是普通的二极溅射。
电离产生的电子向阳极作加速运动，而Ar+向阴极作加速运动，撞击阴极靶材。
Ar+与靶材原子作动能交换，靶材原子获得的能量大于金属的逸出功时，将离开靶材表面。
当垂直于靶面方向存在一个与电场正交磁场时。
由洛仑兹定理可知，这时靶表面附近的电子运动轨迹发生改变，不再做直线运动，而是螺旋线运动。
实际上它们的运动轨迹是很复杂的，不仅跟电场，磁场的强度和分布有关，而且还跟电子电离时的运动状态有关。
在磁控溅射系统中，一次电子（在等离子体中Ar原子电离出来的电子）有两个特点：其一，运动路径由直线运动变成了螺旋运动，运动路程大大增长，因此，它同Ar原子的碰撞几率明显增加，最终使得Ar原子的离化率大大提高。
其二，某些可能飞向衬底的一次电子由于受磁场影响作而作螺旋运动，与Ar原子碰撞的几率增加，到达衬底表面的电子数量减少，电子能量大幅衰减小，从而对衬底上的薄膜因轰击而损伤的程度也大为降低。
磁控溅射中的放电过程是异常阴极辉光放电，放电产生的等离子体Ar+尽管也受到磁场同样的洛伦兹力，但由于Ar+靠近阴极，且其质量大（1860Me），惯性很大，当Ar+跑向靶面时，受磁场的影响是很小的。
因此，Ar+离子基本上是垂直撞击靶面。
靶材表面原子由于受高能Ar+轰击而被轰出表面。
当溅射的原子到达衬底后，由于粘附力的作用，其中大部分沉积在衬底上形成薄膜。
磁控溅射放电基本上克服了二极溅射的“低速高温”的致命缺点，沉积速率较后者大为提高；同时，它又保持了溅射镀膜的优点，即溅射粒子到达衬底时动能很大，因而粒子在衬底表面的扩散速率相应增大，薄膜生长过程中的阴影效应相应减少。
这样，薄膜中的空隙变得更小、更少，薄膜更致密。
同时，又由于粒子到达衬底时动能很大，与衬底的结合很牢固。
直流溅射中靶材只接收正离子,如果靶材是绝缘材料,阴极表面聚集的大量正离子无法被电子中和使其电位不断上升,阴阳两极电势减小,使溅射不能持续进行。
射频溅射原理:交变电场使得靶材正半周接收电子,负半周接收正离子,相互中和,从而使阴阳两极电位的大小保持稳定,使溅射能够持续进行。
直流溅射以高纯Zn为靶材，通入Ar和O2，溅射出的Zn与O2化合生成ZnO沉积在基板上。
直流溅射比较简单，但也存在些不足，如因电荷积聚，不能直接用ZnO作靶材，用射频溅射解决上述问题，溅射频率一般为13.56MHz。
图3为一种直流反应磁控溅射设备示意图，图4为一种多功能磁控溅射镀膜机示意图。
图3 直流反应磁控溅射系统图4 多功能磁控溅射镀膜机多功能磁控溅射镀膜机设备由沈阳聚智科技有限公司制造，可以采用单靶、双靶或三靶任意轮流组合共溅工作模式，射频直流兼容。
适用于各种单层膜、多层膜及掺杂膜的制备，溅射方向采用由下向上，向心溅射方式。
可以避免微粒物质落到基片上，提高镀膜质量。
溅射用靶材可以是导电材料也可以是绝缘材料。
该设备为一个不锈钢真空室结构，配置600L/S分子泵机组一套，微机型复合真空计1台，质量流量控制显示器1台，2个2英寸的永磁磁控靶，一个直3英寸可镀磁性材料的专用磁控溅射靶，真空室配有可加热衬底从室温到800℃的自旋转带挡板样品台一个，烘烤照明系统一套。
设备主体均为优质不锈钢制造，耐腐蚀、抗污染、漏率小；设备电控部分采用先进的检测和控制系统；设备的基片加热温度、靶头与基片的距离、充入气体的流量、基片架的旋转速度、射频电源的输出功率均实现无级调整；基片加热采用进口金属铠装丝加热，对真空室无污染。
极限真空：5×10-5Pa；冷却水用量：2L/min；设备总功率：7.8KW。
设备操作流程如下：（1）操作设备前，首先检查各种阀门是否全部处于关闭状态。
如不是关闭状态，需重新置于关闭状态。
（2）打开水源，确定各路水路是否畅通、有无渗漏。
如有问题，需及时解决，这是非常重要的。
（3）打开总电源，检查三相指示是否正常，其他电源都应处在关闭状态。
（4）打开复合真空计，检查真空室内是否有真空度，根据真空度的情况分别采用以下两种抽气方式。
方式一，对于真空度≥20Pa的情况，操作方式为：启动机械泵，启动预抽阀，快速打开CF-35旁抽角阀（要全打开），待真空度抽至＜20Pa时，先关闭CF-35旁抽角阀，关闭预抽阀，启动前级阀再打开插板阀（一定要开到位），启动分子泵，抽至所需真空度。