1。1 CdO 薄膜的基本性能
氧化镉晶体具有立方 NaCl 型结构和 CsCl 结构两种结构,其中立方 NaCl 结构的 CdO 如图 1-1 所示,空间群为 Fm3m,晶胞参数 a=4。674Å。当外界压强达至 89Gpa 时,立方 NaCl 结构的 CdO 晶体转变为 CsCl 结构,如图 1-2 所示,晶胞体积减小约 6%。通常在常温下的 CdO 为棕色的固体,CdO 呈碱性,易溶于酸但基本不溶于碱,熔点为 1500 ℃,沸点为 1559℃, 密度为 8150kg/m3,高温下容易升华但不易发生分解。CdO 为直接带隙结构,而且导带电子 有效质量较小,大约在 0。274m0 左右。
图 1-1 CdO 的 NaCl 型结构图
图 1-2 CdO 的 CsCl 型结构
CdO 具有比较优异的电学性能和光学性能。未掺杂的 CdO 薄膜的电子迁移率超过 200cm2/Vs,电阻率约为 10-3/cm,光学带隙约为 2。16eV。未掺杂的 CdO 薄膜通常为浅黄色, 它的色彩程度与薄膜薄厚程度有关,在可见光至近红外范围内具有非常良好的光学透过 率。CdO 薄膜自身并不能作为复合中心,所以不具备发光特性,这与它具有间接带隙有关 系。在一般情况下,CdO 薄膜的透过率主要由掺杂物的种类、制备方法、衬底材料、退火 条件、生长温度及膜厚效应等各种因素的作用和影响。CdO 薄膜是一种极其有利用价值的 气敏探测材料,比如对 CO, NO2,O2,H2S 等多种气体具有敏感性,而且半导体薄膜的电学性 能随着表面吸附的气体类型和浓度的差异而发生变化,且敏感性存在着不一样的地方。
1。2 CdO 薄膜的制备方法
CdO 薄膜的制备方法已经发展得较为成熟,1907 年,Badeker 就利用 Cd 膜在辉光放电 室氧化得到了 CdO 薄膜,这一百年来,人们使用各种来沉积薄膜的方法制出了 CdO 薄膜, 例如物理气相沉积法,溶胶凝胶法,化学气相沉积法和喷涂热解法等一系列方法。其中物 理气相沉积法主要分为热蒸发法、射频溅射法、直流磁控溅射法和脉冲激光沉积法等。
磁控溅射法其实是建立在气体辉光放电基础上的一种薄膜制备技术[5]。磁控溅射按工 作电源的不同主要分为两种,分别是射频溅射和直流磁控溅射两种,但其工作原理基本相 同。磁控溅射技术作为一种沉积速率比较高,工作气体压力比较低的溅射技术具有非常独 特的优势,主要优点有:所获得的薄膜纯度高、致密性好,与衬底有着极好的附着力,机 械强度也得到了改善;较低的沉积温度;磁控靶施加的电压低,可抑制能量很高的带电粒 子入射到基片上面,对薄膜的损伤小;对于待镀材料,只要能制成靶材,就可以实现溅射; 溅射工艺可重复性好;薄膜的颗粒大小和薄膜的厚度可精确控制,并可实现厚度均匀的薄 膜大面积生长。但磁控溅射也存在着一些问题,主要有:靶材的利用率较低(一般为 20 %-30 %);等离子体不稳定;不能顺利完成强磁性材料的低温高速溅射;而且容易受到 杂质气体的影响。