Al衬底取向与ZnO薄膜织构的关系

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采用射频磁控溅射法在Al单晶和发生了二次再结晶的高纯Al板上制备了ZnO薄膜。借助扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、电子背散射衍射技术(EBSD)和X射线衍射技术(XRD)测试了ZnO薄膜的表面和截面形貌、Al衬底的取向以及ZnO薄膜的结晶性和晶体学织构。分析了Al衬底取向与其上生长的ZnO薄膜织构的对应关系,探讨了二者的外延生长关系与机理。期望对ZnO薄膜的制备提供一定的理论指导。在单晶Al的{001}面和{111}面生长的ZnO薄膜为纤锌矿结构,结晶性良好且具有较优的表面粗糙度及c轴择优取向。Al{001}与Al{111}衬底与制备的ZnO薄膜的外延关系分别为{001}<110>//{0002}<>,{111}<110>//{0002}<>。由于晶格匹配度的原因,Al{111}面上生长的ZnO薄膜的各种特性均要优于Al{001}面上生长的ZnO薄膜。将高纯Al冷轧90%后进行再结晶退火,冷轧试样主要存在有S、Brass及Copper等典型冷轧织构组分;再结晶初期,立方织构具有一定的百分含量,而后急剧增加,并在一次再结晶结束后占据主要。二次再结晶阶段,强烈的单一立方织构诱发了{001}<110>取向晶粒的异常长大。在二次再结晶高纯Al上生长ZnO薄膜时发现,Al衬底取向对ZnO薄膜织构具有显著影响。异常长大的Al晶粒上制备的ZnO薄膜具有明显的c轴择优取向;且随着周围小晶粒数量的减少,c轴择优取向度及表面光滑程度均变好。轧板表面上,Al衬底主要以小角度偏离{001}<110>取向的晶粒为主,对应生长的ZnO薄膜主要具有{0002}面织构,同时含有极少量的{}面织构。
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