Исследовано влияние мощности магнетронного разряда, давления в камере и процентного содержания кислорода в газовой смеси на морфологию, высоту неровностей, среднеквадратическую шероховатость и показатель преломления пленок оксида цинка, полученных методом реактивного магнетронного распыления. Пленки толщиной 60 ± 4 нм наносили распылением мишени цинка 99,999 % чистоты (Kurt J. Lesker Company) в атмосфере смеси кислорода и аргона без предварительного нагрева. Свойства полученных пленок исследовали методами атомно-силовой микроскопии, растровой электронной микроскопии и эллипсометрии. Выявлено, что с ростом процентного содержания кислорода в газовой смеси, рабочего давления в камере и уменьшением мощности используемого магнетронного разряда увеличивается размер кристаллов с уменьшением шероховатости поверхности пленок. Установлены диапазоны изменения свойств пленок от режимов нанесения: 15,11–6,13 нм для высоты неровностей, 5,69–2,13 нм для среднеквадратической шероховатости и 2,25–2,11 для показателя преломления.
Effect of magnetron power, chamber pressure and oxygen percentage in gas mixture on morphology, ten point height, root-mean square roughness, and refractive index of zinc oxide films was studied. Zinc oxide films (60 ± 4 nm thickness) deposited by rf reactive magnetron sputtering of 99,999 % purity zinc target (Kurt J. Lesker Company) in the gas mixture of argon and oxygen except preheating step. The film properties were analyzed by atomic force microscopy, scanning electron microscopy and ellipsometry. It was shown that grain size increased with oxygen percentage, chamber pressure and power reduction; however the RMS roughness decreased simultaneously. The ranges of the film properties determined, thus the ten point height, root-mean square roughness, and refractive index ranges were 15,11–6,13, 5,69–2,13 and 2,25–2,11 respectively. The deposition conditions of the zinc oxide films are challenging for gas sensors, MEMS and solar device construction and manufacturing.
1. Агеев О.А., Коломийцев А.С., Михайличенко А.В., Смирнов В.А., Пташник В.В., Солодовник М.С., Федотов А.А., Замбург Е.Г., Климин В.С., Ильин О.И., Громов А.Л., Рукомойкин А.В. // Известия Южного федерального университета. Технические науки. – 2011. – Т. 114, № 1. – С. 109–116.
2. Михно А.С., Гамалеев В.А., Величко Р.В. Исследование режимов нанесения тонких слоев оксида цинка методом магнетронного распыления для устройств сенсорики // ЮНЦ РАН: тезисы докладов VIII ежегод. науч. конф. студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (Ростов-на-Дону, 11–26 апр., 2012). – Ростов н/Д: Изд-во ЮНЦ РАН, 2012. – С. 200–201.
3. Коноплев Б.Г., Агеев О.А. Элионные и зондовые нанотехнологии для микро- и наносистемной техники // Известия Южного федерального университета. Технические науки. – 2008. – Т. 89, № 12(89). – С. 165–175.
4. Choudhary N., Kharat D.K., Kaur D. Structural, electrical and mechanical properties of magnetron sputtered NiTi/PZT/TiOx thin film heterostructures // Surface and Coatings Technology. – 2011. – Vol. 205, № 11. – P. 3387–3396.
5. Kobrinsky V., Fradkin E.,Lumelsky V., Rothchild A., Komem Y., Lifshitz Y. // Sensors and actuators B. – 2010. – Vol. 148. – P .379–387.
6. Wei Gao, Zhengwei Li. ZnO thin films produced by magnetron sputtering // Ceramic International. – 2004. – Vol. 30. – P. 1155–1159.