射频磁控溅射制备Mn掺杂ZnO薄膜的结构与光学性能

采用反应射频磁控溅射方法制备Zn1-xMnxO薄膜(0.00≤x≤0.25)，并在不同温度下进行退火处理。通过原子力显微镜，薄膜x射线衍射、透射电子显微镜和透射光谱对薄膜的成分、表面形貌、微结构和光学性质进行了研究。结果表明：薄膜结晶质量明显地依赖于掺杂Mn元素的浓度，所有薄膜都表现了沿(002)晶面方向择优取向生长，当Mn含量为7%时，Mn完全进入ZnO晶格，无纳米级第二相析出，当Mn含量超过13%时，会有ZnMnO3杂相析出。Mn掺杂ZnO薄膜(Zn1-xMnxO, x=0.07)经600~800℃退火处理后，薄膜的光学带隙发生蓝移，带隙能由3.17 eV升高到3.27 eV，当退火温度高于700℃时，薄膜中压应力得到释放