PbO薄膜性能的測試1．小角度XRR的測試1.1小角度XRR測試原理利用小角度X射線反射可精確測定薄膜的厚度，a，b分別表示薄膜表面和薄膜與襯底的界面，d表示薄膜的厚度，x射線分別在a面和b面反射。由于對x射線來說，材料的折射率可以認(rèn)為1，因此當(dāng)兩束光的光程差為x射線波長的整數(shù)倍，即2dsinθ=mλ時，反射強(qiáng)度將發(fā)生發(fā)生干涉加強(qiáng)。經(jīng)過簡單的推導(dǎo)，我們不難得到薄膜的厚度d為式中九表示x射線的波長(本文使用的是CuKαX射線源^=O．1541nm)1.2Ar和02流量比對PbO薄膜生長速率的影響圖3-3為PbO樣品的小角度X-ray反射曲線。從圖中可以看出，反射曲線呈現(xiàn)清晰的等間距的振蕩，說明采用直流反應(yīng)磁控濺射制備的PbO薄膜具有很好的平整度和襯底黏附性。圖3-4為襯底溫度在室溫下，不同氧氣流量的薄膜的厚度變化曲線。從圖中可以看出，隨著氧氣流量的增加，薄膜的厚度減小，生長速度降低。T．KSabmmanyan等人用直流反應(yīng)磁控濺射制備CdO薄膜時也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象，他們認(rèn)為氧氣流量增加導(dǎo)致金屬靶材被氧化，從而降低了沉積速率。1.3襯底溫度對PbO薄膜生長速率的影響圖3-5為在不同襯底溫度下制備的氧化鉛薄膜厚度變化曲線。從圖中可以看出，薄膜的生長速度基本保持不變，說明在直流反應(yīng)磁控濺射系統(tǒng)中，襯底溫度對PbO薄膜的生長速率變化的影響不明顯。2.XRD測試2.1XRD測試原理X射線照射到晶體上時，部分x射線遇到晶體后，改變其前進(jìn)的方向，與原來的入射方向不一致，這些x射線實(shí)際上時晶體中各個原子對x射線的相干散射波疊加而成，稱之為衍射線。衍射線的方向只與x射線的波長，晶胞的形狀和大小，以及入射線與晶體的相對方位有關(guān)。根據(jù)布拉格衍射定律，要產(chǎn)生衍射。必須使入射線與晶面所成的交角。與射線波長凡至今滿足布拉格方程。2dsinθ=nλ式中，d為晶體的晶面間距，θ為入射線與晶面所成的夾角，凡為X射線波長。因此，X射線衍射線的位置決定與晶胞內(nèi)原子種類，數(shù)目，及排列方式。對不同的晶態(tài)物質(zhì)而言，不是前者有異，就是后者有別，因此，也就有其獨(dú)特的衍射花樣，當(dāng)試樣中包含多種以上的結(jié)晶物質(zhì)是，他們的衍射花樣將同時出現(xiàn)，而且不會干涉。利用x射線，可測定晶體的多種參數(shù)，反之，可通過物質(zhì)的衍射，來判斷物質(zhì)的各種性能指標(biāo)。2.2Ar和02流量比對PbO薄膜晶體結(jié)構(gòu)的影響圖3-6為襯底溫度在室溫下，不同Ar／02流量氣氛中制備的氧化鉛薄膜的XRD圖。保持混合氣體總流量為120sccm，Ar／02流量比分別為60：60，70：50，80：40，90：30，100：20，從圖中可以看出當(dāng)氧氣分量較大時，沒有明顯的衍射峰，說明氧化鉛薄膜沒有結(jié)晶，為非晶膜。當(dāng)氧氣流量減小為30seem時，薄膜開始結(jié)晶，與標(biāo)準(zhǔn)粉末衍射數(shù)據(jù)比較，對應(yīng)為正交晶系結(jié)構(gòu)PbO(111)，(002)，(012)，(202)，(312)晶面的衍射峰，但(002)晶面與其它衍射峰的相對強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)粉末樣品明顯偏大，說明襯底溫度為室溫時，磁控濺射制備的氧化鉛薄膜沿(002)方向擇優(yōu)生長。從圖中還可以看出，(002)晶面衍射峰的半高寬(FWHM)從1．476。減少到0．695。，由謝勒公式可以得出，隨著氧氣流量的減小，氧化鉛薄膜的晶粒長大。2.3．襯底溫度對PbO薄膜晶體結(jié)構(gòu)的影響圖3．7為樣品在濺射過程中保持Ar和02流量比為80：40，在不同的襯底溫度下沉積的氧化鉛薄膜的XRD圖。從圖中可以看出，當(dāng)襯底不加熱時，XRD沒有明顯的衍射峰，薄膜為非晶膜。隨著襯底溫度的升高，薄膜開始結(jié)晶，與標(biāo)準(zhǔn)粉末衍射數(shù)據(jù)相比較，襯底溫度為1000C和2000C時，樣品薄膜對應(yīng)為正交晶系結(jié)構(gòu)PbO(111)，(002)，(202)，(312)晶面的衍射峰，襯底溫度等于3000C時，正交晶系的PbO衍射峰消失，在28．70和30.80位置出現(xiàn)新的衍射峰，對應(yīng)為正交晶系結(jié)構(gòu)的Pb304(220)，(112)晶面的衍射峰。3.UV-VIS測試3.1UV-VIS測試原理紫外可見分光光度法應(yīng)用于半導(dǎo)體領(lǐng)域，可測量半導(dǎo)體的吸收邊，吸收系數(shù)和薄膜的厚度。當(dāng)測試波長位于半導(dǎo)體的禁帶寬度所對應(yīng)的波長范圍，會引起吸收度的急劇改變。根據(jù)3.2Ar和02流量比對PbO薄膜UV—VIS透射譜的影響3.3襯底溫度對PbO薄膜UV-VIS透射譜的影響圖3—11為不同襯底溫度下氧化鉛薄膜的Uv-VIS透射譜