摘要
氧化锌(ZnO)作为一种宽禁带直接带隙半导体材料,具有优异的光学、电学和压电性能,在光电子器件、传感器和太阳能电池等领域有着广泛的应用。
薄膜制备过程中产生的内应力会显著影响ZnO薄膜的微观结构和物理性质,进而影响其光学性能,包括折射率。
本综述首先介绍了内应力和折射率等基本概念,然后重点概述了近年来国内外在ZnO薄膜内应力调控、表征方法以及内应力对ZnO薄膜折射率影响方面的主要研究进展,并对不同研究方法的优缺点和适用范围进行了比较分析。
最后,对该领域的未来发展方向和趋势进行了展望。
关键词:氧化锌薄膜;内应力;折射率;磁控溅射;椭圆偏振光谱
薄膜技术在现代材料科学与工程领域中扮演着至关重要的角色,广泛应用于微电子、光电子、能源和生物医学等领域。
其中,氧化锌(ZnO)作为一种II-VI族直接带隙半导体材料,因其独特的物理化学性质,如宽禁带(3.37eV)、高激子束缚能(60meV)、良好的透光性和压电性等,在透明导电膜、气敏传感器、压电器件、太阳能电池和紫外光探测器等方面展现出巨大的应用潜力[1-3]。
在薄膜的制备过程中,由于衬底与薄膜之间晶格失配、热膨胀系数差异以及生长过程中原子扩散等因素的影响,薄膜内部往往会产生残余应力,被称为内应力。
内应力可以分为张应力和压应力两种类型,其中张应力使薄膜有沿薄膜平面扩张的趋势,而压应力则使薄膜有沿薄膜平面收缩的趋势[4]。
内应力的存在会对薄膜的微观结构、晶格常数、晶粒取向、表面形貌、光学性质和电学性质等产生显著影响,甚至可能导致薄膜出现开裂、剥落等现象,严重影响器件的性能和可靠性[5-7]。
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