利用顯微鏡觀察氧化鋅薄膜的微結(jié)構(gòu)變化與表面粗糙度

應(yīng)用于紫外光之金屬-半導(dǎo)體-金屬結(jié)構(gòu)之光檢測(cè)器，以氧化鋅薄膜作為主動(dòng)層，

由于氧化鋅是一種寬能隙(3.4eV)半導(dǎo)體，且其常溫下具有較大的激子束縛能(60meV)，

因此成為紫外光光感測(cè)器的另一項(xiàng)選擇材料。

（a）氧化鋅薄膜制備與高溫爐退火處理，并分析薄膜材料之特性；

（b）制作紫外光光感測(cè)器與量測(cè)。

（a）氧化鋅薄膜制備與高溫爐退火處理，并分析薄膜材料之特性

本實(shí)驗(yàn)使用高純度的氧化鋅靶材在室溫下利用射頻濺鍍系統(tǒng)沈積氧化鋅薄膜于P型矽晶圓及石英玻璃上，

針對(duì)靶材功率作為制程變數(shù)，并對(duì)所制備的氧化鋅薄膜在氮?dú)庵羞M(jìn)行不同溫度（300~700℃）的退火處理

，以改善其電性及光學(xué)上特性的影響。在薄膜的物性研究方面

，藉由XRD分析，探討氧化鋅薄膜于不同溫度退火處理后之結(jié)晶狀態(tài)與晶粒尺寸，

并利用顯微鏡和AFM顯微鏡觀察薄膜之微結(jié)構(gòu)變化與表面粗糙度；在光學(xué)性質(zhì)方面，藉由紫外線可見光光譜儀

，分析在不同退火條件處理所后薄膜之光學(xué)穿透率及能隙值；在電學(xué)性質(zhì)方面，使用霍爾量測(cè)其載子濃度與電子遷移率。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知，不同的退火溫度可使薄膜沿c軸成為主要長(zhǎng)方向，且薄膜晶粒尺寸隨著退火溫度增加而變大；SEM與AFM分析顯示不同溫度退火處理后薄膜表面微結(jié)構(gòu)有不同的變化；不同溫度退火處理之薄膜于可見光區(qū)皆可逹到90%以上之光穿透度；載子濃度也隨退火溫度有所改變。綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知，退火處理溫度對(duì)氧化鋅薄膜晶體結(jié)構(gòu)與光電特性有很大的影響，適當(dāng)?shù)闹瞥虦囟葧?huì)提升其特性。

（b）制作紫外光光感測(cè)器與量測(cè)。

將退火處理完成的薄膜，接著遵循標(biāo)準(zhǔn)的曝光、顯影及濺鍍等步驟，將鋁金屬濺鍍?cè)谘趸�鋅薄膜上來(lái)作為接觸電極，

完成氧化鋅金半金光感測(cè)器(metal-semiconductor-metal photodetectors, MSM PDs)的元件制作。接著利用I-V量測(cè)儀量測(cè)其光、暗電流特性。在150W下制備的氧化鋅薄膜經(jīng)過(guò)300度退火所做之光感測(cè)器，

在10伏特電壓下以可以得到最佳的光暗電流比，逹到4.2個(gè)數(shù)量級(jí)