3000C
圖5-5 為固定基板溫度 500 °C,氧分壓 (a) 1 torr,(b) 10-1 torr,(c) 10-2 torr,(d) 10-3 torr 之 AFM 2d 影像。
圖5-6 則為固定基板溫度 400 °C、四種不同氧分壓(Y37~Y40 試 片)之 AFM 2d 影像,氧分壓 1 torr 與 10-1 torr 的試片(Y37 與 Y38),
兩者的表面粗糙度(rms)分別為 13.1 與 10.32 nm 遠大於較低氧分壓 10-2與 10-3的試片(Y39 與 Y40),Y39 與 Y40 試片兩者的表面粗糙度 分別為3.31 與 3.19 nm,由此可以得到一個結果就是在成長溫度 400
°C 的情況下薄膜之表面粗糙度隨著氧分壓降低而逐漸減少,而且表 面晶粒的尺寸也隨著氧分壓降低而變小。
(a) (b)
(c) (d)
圖5-6 為固定基板溫度 400 °C,氧分壓 (a) 1 torr,(b) 10-1 torr,(c) 10-2 torr,(d) 10-3 torr 之 AFM 2d 影像。
圖5-7 為固定基板溫度 300 °C、四種不同氧分壓(Y41~Y44 試片) 之AFM 2d 影像, Y41(氧分壓為 1 torr)、Y42(10-1 torr)、Y43(10-2 torr)、
Y44(10-3 torr)試片表面粗糙度(rms)分別為 4.97、1.63、0.46、0.69 nm,
因此在 300 °C 的成長溫度下氧化鋅表面粗糙度隨著氧分壓降低而降 低,此趨勢與在成長溫度 400 °C 的情況一致,而且在氧分壓低於 10-2 torr 的情況下,沉積的氧化鋅表面粗糙度很小,這代表可以成長出很 平整的氧化鋅薄膜。
(a) (b)
(c) (d)
圖5-7 為固定基板溫度 300 °C,氧分壓 (a) 1 torr,(b) 10-1 torr,(c) 10-2 torr,(d) 10-3 torr 之 AFM 2d 影像。
綜合分析三個成長溫度的AFM 影像,我們觀察到幾個值得討論 的情況,一為在氧分壓1 torr 的情況下,三種不同的成長溫度所成長 的試片晶粒形狀與大小相類似,這代表在固定氧分壓為1 torr 的情況 下,晶粒的形狀與尺寸大小與成長溫度比較無直接的影響。此外,氧 分壓1 torr 條件之氧化鋅晶粒為拉長的晶粒形狀與其他氧分壓條件的 晶粒形狀不相同,所以在高氧壓的條件下因為氧氣比較充足導致成長 的晶粒尺寸比較大,晶粒形狀也與其他氧分壓條件的不一樣;二為在 成長溫度300 °C 與 400 °C 的條件下,低氧壓所成長的氧化鋅晶粒尺 寸較小而且表面也比較平整,在低溫的情況下成核的情況較為平坦,
(a) (b)
(c) (d)
導致後續在成長階段的薄膜表面較為平坦;三為在成長溫度為 500 °C 的條件下,因為成長溫度較高所以在成長階段利於晶體成長,因此氧 化鋅晶粒尺寸也比其他較低溫度的晶粒來的大,值得注意的是低氧壓 的條件下成長的表面粗糙度相較於高氧壓的條件來的大,此與 300 °C 與400 °C 的結果有著不同的趨勢。四為在低氧壓(10-3、10-2 torr)的條 件下,氧化鋅表面的粗糙度與晶粒尺寸會隨著成長溫度升高而變大,
此結果與基本的晶體成長理論相吻合,當晶體成長的溫度越高時,反 應的分子團在表面的遷移動能較大,分子團比較容易移動到較適合的 成長位置,導致其成長的晶粒尺寸也會隨之變大。五為在氧分壓 1 torr 的情況下,表面晶粒為沿著某特定方向成長之長條形狀,此特定方向 經推測可能為<02