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溅射ZnO薄膜钝化GaAs表面性能的研究
摘要：
本文研究了溅射ZnO薄膜钝化GaAs表面性能的影响因素及机理。首先介绍了溅射技术和GaAs的性质以及ZnO作为钝化材料的优点；接着详细阐述了实验的设计和结果分析，表明ZnO薄膜的厚度和制备温度对钝化效果有较大影响，其生长方式决定了表面结构的形态；最后，结合相关机理阐述了溅射ZnO薄膜钝化GaAs表面的原理和作用机制，指出了进一步研究和应用的方向。
关键词：溅射；ZnO薄膜；钝化；GaAs表面性能
引言：
GaAs作为一类优异的光电材料因其重子质量小、载流子迁移率高、击穿电场强等特性，被广泛应用在光电领域，特别是在微波和红外光探测中有着重要作用。但由于GaAs使用中易受到氧化和刻蚀等的侵蚀影响，表面状态的改变对器件性能会产生很大的影响，因此需要对其进行钝化处理来保护表面状态。而ZnO作为一种钝化材料，具有优异的光学、电学性能，这导致人们多年来对ZnO薄膜的研究越来越多。本文旨在探究溅射ZnO薄膜钝化GaAs表面性能的机理和影响因素。
实验设计：
制备ZnO薄膜的方法主要采用了射频磁控溅射（RFmagnetronsputtering）技术，使较高动能的Ar离子轰击到Zn靶材表面，使其产生薄膜，在不同的温度和时间下制作出表面形貌不同的ZnO薄膜。通过光学显微镜、扫描电子显微镜等对制备的样品进行表征，通过X射线衍射、X射线光电子能谱等测试表面成分和结构；以单晶GaAs表面进行钝化，其中制备无处理的对照样品，随着ZnO膜厚度的增加，测试其表面状态，从而研究ZnO有无对GaAs表面进行钝化的效果和规律。
结果分析：
制备的ZnO薄膜的厚度和生长温度对其性质和应用方面有较大影响。在液质混合模式下生成的薄膜更加粗糙，中性区域的骨架更为完整，显著的晶界合并现象严重，而在单一气相中生成的ZnO薄膜表面结构更为光滑。此外，可以通过测试薄膜的显微硬度得知沿晶kinking和颗粒化是两种不同的控制薄膜塑性变形方式的机制，这对ZnO的生长方式和GaAs表面性质都有很大影响。
结论：
当制备ZnO薄膜的温度较低而膜厚度较大时，ZnO薄膜可以形成完整的、均匀的保护层覆盖在GaAs表面，从而防止氧化，具有较好的钝化效果，且薄膜厚度对于钝化效果的提升有重要影响，这主要是由于ZnO与GaAs之间存在导带和价带匹配的良好性质，ZnO的优良光电性质也可以为GaAs的表面状态提供良好的保护。此外，ZnO薄膜的生长方式对于表面效果也有着重要的影响，所以在实际应用中需要对ZnO薄膜的生长方式和成分进行详细研究。综上，通过合理设计ZnO薄膜相关参数，可以在一定程度上改善GaAs表面性能，实现可靠的保护和钝化。
参考文献：
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