臺灣博碩士論文加值系統

本研究探討以反應性射頻磁控濺鍍法(Reactive Radio Frequency Magnetron Sputtering)沉積氧化鋅(Zinc Oxide, ZnO)薄膜於玻璃基板上，以純鋅為濺鍍靶材。氧化鋅薄膜是由通入氧氣與氬氣進行反應性濺鍍法來沉積氧化鋅薄膜，在實驗中沉積氧化鋅晶種層作為I型氧化鋅薄膜基板為使用，再藉由調變氣體總流量、氧氣比例、濺鍍功率、腔體壓力等參數在晶種層上濺鍍沉積I型氧化鋅薄膜。

經由X光繞射儀、場發射掃描式電子顯微鏡，原子力顯微鏡檢測分析，沉積I型氧化鋅薄膜於玻璃基板之最佳化的濺鍍參數為氣體總流量30 Sccm、氧氣比例40%、基板溫度50°C、濺鍍功率275W、腔體壓力31mTorr。

In this study, the zinc oxide film was deposited on glass substrate by reactive Radio Frequency magnetron sputtering with zinc oxide as the target material. Zinc oxide thin film is deposited by reactive sputtering with oxygen and argon gas. In the experiment, the deposited zinc oxide crystalline layer is used as a substrate for type I zinc oxide thin film, and then the total gas flow rate, oxygen ratio, sputtering power, and chamber pressure are adjusted to deposit type I zinc oxide thin film on the crystalline layer.
We also used X-ray Diffractometer, Field Emission Scanning Electron Microscope, Atomic Force Microscope, Alpha step, and other instruments to analyze the structure of zinc oxide thin film.
According to the analysis of X-ray Diffractometer (XRD), Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM), Atomic Force Microscope (AFM), the optimized sputtering parameters for depositing I-ZnO thin films on glass substrates should be 30 Sccm of the total gas flow rate, oxygen concentration of 40 %, 50°C of substrate temperature, 275 W of sputtering power, and 31 mTorr of pressure.

摘 要 I
ABSTRACT II
誌謝 IV
圖目錄 VIII
表目錄 X
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
第二章 理論基礎 3
2.1 氧化鋅的性質 3
2.2 濺鍍技術 5
2.2.1 電漿原理 5
2.2.2 濺鍍原理 8
2.2.3 技術應用 8
2.2.4 磁控系統 8
2.2.5 薄膜沉積過程 9
2.3 X光繞射儀(X-ray Diffractometer) 9
2.4 場發射掃描式電子顯微鏡 12
2.5 原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope, AFM) 12
2.6 表面輪廓儀(Alpha Step） 13
2.7 紫外光/ (UV-Vis Spectrophotometer) 13
第三章 實驗方法與步驟 16
3.1 實驗流程 16
3.2 基板清洗 17
3.3 濺鍍薄膜 18
3.4 薄膜品質分析 19
3.4.1 場發射掃描式電子顯微鏡 19
3.4.2 X光繞射儀 19
3.4.3 原子力顯微鏡 20
3.4.4 表面輪廓儀 20
3.4.5 紫外光/可見光光譜儀 20
第四章 結果與討論 21
4.1 晶種層-氣體總流量調整 22
4.1.1 晶種層-氣體總流量與薄膜沉積速率關係 23
4.1.2 晶種層-薄膜表面粗糙度分析 24
4.2 晶種層-氧氣比例調整 26
4.2.1 晶種層-氧氣比例與薄膜沉積速率關係 27
4.2.2 晶種層-薄膜表面粗糙度分析 28
4.3 晶種層-濺鍍功率 30
4.3.1 晶種層-濺鍍功率與薄膜沉積速率關係 31
4.3.2 晶種層-薄膜表面粗糙度分析 32
4.4 晶種層-腔體壓力 34
4.4.1 晶種層-腔體壓力與薄膜沉積速率關係 35
4.4.2 晶種層-薄膜表面粗糙度分析 36
4.5 晶種層加I層-氣體總流量調整 39
4.5.1 晶種層加I層-氣體總流量與薄膜沉積速率關係 40
4.5.2 晶種層加I層-薄膜表面粗糙度分析 41
4.5.3 晶種層加I層-表、剖面形貌變化分析 43
4.5.4 晶種層加I層-XRD繞射分析 45
4.6 晶種層加I層-氧氣比例調整 46
4.6.1 晶種層加I層-氧氣比例與薄膜沉積速率關係 47
4.6.2 晶種層加I層-薄膜表面粗糙度分析 48
4.6.3 晶種層加I層-表、剖面形貌變化分析 50
4.6.4 晶種層加I層-XRD繞射分析 52
4.7 晶種層加I層-濺鍍功率 53
4.7.1 晶種層加I層-濺鍍功率與薄膜沉積速率關係 54
4.7.2 晶種層加I層-薄膜表面粗糙度分析 55
4.7.3 晶種層加I層-表、剖面形貌變化分析 57
4.7.4 晶種層加I層-XRD繞射分析 60
4.8 晶種層加I層-腔體壓力 61
4.8.1 晶種層加I層-腔體壓力與薄膜沉積速率關係 62
4.8.2 晶種層加I層-薄膜表面粗糙度分析 63
4.8.3 晶種層加I層-表、剖面形貌變化分析 66
4.8.4 晶種層加I層-XRD繞射分析 69
4.9 晶種層加I層-氧化鋅薄膜光學特性分析 71
第五章 結論 72
第六章 參考文獻 74

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