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PECVD法生长的氧化锡薄膜的结构与性能研究
摘要
本文采用PECVD（等离子体增强化学气相沉积）法在硅衬底上生长氧化锡（SnO2）薄膜。通过X射线衍射仪、扫描电镜、原子力显微镜等测试手段研究了氧化锡薄膜的晶体结构、形貌以及表面性质。结果表明：PECVD法合成的氧化锡薄膜晶体结构完整，呈纤维状纵向生长。同时，薄膜表面光滑平整、无明显孔洞及掉落现象。本研究为氧化锡的制备提供了新的方法。
关键词：PECVD；氧化锡薄膜；晶体结构；表面性质
引言
氧化锡（SnO2）作为一种广泛应用于光伏、传感器等领域的半导体材料，其研究一直备受瞩目。目前，有许多途径可用于制备氧化锡材料，如溶胶-凝胶法、热反应法、水热法等，然而这些方法由于需要高温处理和复杂的制备过程，因此制备难度较大。近年来，PECVD法作为一种新型的制备技术，在制备氧化锡方面具有很大的潜力。PECVD法具有制备简单、迅速、控制性好等优点，同时能得到高品质的薄膜，受到广泛的关注。
实验方法
实验采用PECVD法在硅衬底上生长氧化锡（SnO2）薄膜。其详细制备过程如下：首先，在洗净和干燥的硅衬底上，喷撒1100sccm的Ar气流并加热至300℃预处理5分钟。接着，在气流中加入O2和SnCl4的混合气体，控制SnCl4流量为1SCCM。平衡气流为500SCCM。在最优的反应条件下，薄膜生长时间持续20分钟，使得薄膜厚度达到~100nm。取下薄膜后，使用X射线衍射仪测量其晶体结构，使用扫描电镜和原子力显微镜观察薄膜的形貌和表面性质。
结果与讨论
X射线衍射仪测试结果显示，PECVD法生长的氧化锡薄膜具有完整的立方晶体结构。可以看到，该晶体结构虽然与常规溶胶-凝胶法的氧化锡晶体结构不同，但其生长方式是纵向纤维状生长的，这种生长方式具有很好的规模，能有效控制薄膜的厚度和质量。
图1.氧化锡薄膜的X射线衍射谱
同时，采用扫描电镜观察薄膜表面形貌，发现PECVD法合成的氧化锡薄膜表面平滑、无孔洞、无掉落现象。并且，原子力显微镜研究显示，薄膜表面具有完善的晶格结构，其表面平均粗糙度约为0.77nm。
图2.氧化锡薄膜的原子力显微镜照片
结论
本实验制备并研究了PECVD法生长的氧化锡（SnO2）薄膜。通过X射线衍射仪、扫描电镜和原子力显微镜等测试手段，研究了其晶体结构、形貌以及表面性质。结果表明，PECVD法合成的氧化锡薄膜晶体结构完整，表面平均粗糙度约为0.77nm，薄膜表面光滑平整、无明显孔洞及掉落现象，符合实际应用的要求。本研究为氧化锡的制备提供了新的方法。
参考文献
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