3.3.壓敏特性及應(yīng)用

ZnO薄膜的壓敏性質(zhì)主要表現(xiàn)在非線性伏安特征上，當作用在ZnO壓敏材料外加電壓大于壓敏電壓時，就進入擊穿區(qū)，此時外加電壓的微小變化會導(dǎo)致電流的迅速增大，變化幅度由非線性系數(shù)（α）來表征。ZnO因其非線性系數(shù)高，電涌吸收能力強，在電子電路等系統(tǒng)中被廣泛用來穩(wěn)定電流，抑制電涌及消除火花。

3.4.氣敏特性及應(yīng)用

ZnO是一種應(yīng)用最早的一種半導(dǎo)體氣敏材料，屬于典型的表面控制型半導(dǎo)體氣敏材料，ZnO薄膜光電導(dǎo)隨表面吸附的氣體種類和濃度不同會發(fā)生很大變化。依據(jù)這個特點，ZnO薄膜可用來制作表面型氣敏器件，通過摻入不同元素，可檢測不同的氣體，尤其在于經(jīng)某些元素摻雜后對有害性氣體、可燃性氣體、有機蒸汽具有良好的敏感性。利用這些性質(zhì)，可以制成各種氣敏傳感器應(yīng)用于健康檢測、監(jiān)測人體內(nèi)的酒精濃度、監(jiān)測大氣中的有害氣體含量等。

4.ZnO薄膜的制備方法

4.1.脈沖激光沉積法

激光脈沖沉積( PLD)是一種真空物理沉積方法, 20世紀60年代研究者發(fā)現(xiàn)用激束照射固體材料時,有電子、離子和中性原子從固體表面濺射出來在表面附近形成一個發(fā)光的等離子區(qū)[ 3 ] ,直到20世紀80年代后期,伴隨著GW級短波長脈沖準分子激光器的出現(xiàn),脈沖激光沉積便得到了迅速發(fā)展成為一種很有競爭力的新工藝。它是在超高真空（本底壓強可達9×10-8Pa）系統(tǒng)中將KrF或ArF激光器發(fā)出的高能激光脈沖匯聚在靶表面，使靶材料瞬時熔融氣化，并沉積到襯底上形成薄膜。PLD法成膜平整度高，且純度高，但其對沉積條件的要求也高，同時在摻雜控制、平滑生長多層膜方面存在一定的困難，因此難以進一步提高薄膜的質(zhì)量。

4.2.磁控濺射法

濺射是帶電粒子轟擊靶材, 使靶材粒子( 團) 被擊濺出來并淀積到襯底上成膜。若靶材是Zn，沉積過程中Zn與環(huán)境氣氛中的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成ZnO則是反應(yīng)濺射；若靶材是ZnO陶瓷，沉積過程中無化學(xué)變化則為普通濺射法。磁控濺射法是目前（尤其是國內(nèi)）研究最多、最成熟的一種ZnO薄膜制備方法, 具有速率高、可有效抑制固相擴散、薄膜與襯底之間的界面陡峭等優(yōu)點[4]，此法適用于各種壓電、氣敏和透明導(dǎo)體用優(yōu)質(zhì)ZnO薄膜的制備。用此法即使在非晶襯底上也可得到高度Ｃ軸取向的ZnO薄膜。

4.3.化學(xué)氣相沉積法

化學(xué)氣相沉積是將反應(yīng)物由氣相引入到襯底表面發(fā)生反應(yīng)，形成薄膜的一種工藝。根據(jù)沉積過程對真空度的要求不同，可分為低壓CVD與常壓CVD方法。低壓CVD方法又有等離子體增強化學(xué)氣相沉積法（PECVD）、MOCVD和單一反應(yīng)源化學(xué)氣相沉積法（SSCVD）等。

4.3.1.PECVD法

PECVD法與普通CVD法比較，一個很重要的改進就是在反應(yīng)腔中增加了一對等離子體離化電極。這種方法一般用鋅的有機源與含氧的穩(wěn)定化合物氣體如NO2，CO2或N2O反應(yīng)沉積，而Zn的有機源多采用二甲基鋅（DMZ）或二乙基鋅（DEZ）。采用DEZ與CO2反應(yīng)的較多，這可能是因為這兩種化合物反應(yīng)比較穩(wěn)定。實驗中等離子體的產(chǎn)生是至關(guān)重要的，因為NO2是惰性氣體，在等離子體作用下使氧離化出來，可能與DEZ反應(yīng)生成ZnO沉積到襯底表面。影響薄膜的主要因素是襯底溫度、反應(yīng)壓強和等離子體電離電壓。襯底溫度一般在200～400℃之間，反應(yīng)壓強約為102Pa，電離電壓約1.8～4.5kV。當電壓為3.6kV時可生長出高度Ｃ軸取向的ZnO薄膜，其半高寬僅為0.3°左右，比磁控濺射法得到的1°左右要好得多，且表面有足夠的平整度；在380nm的紫外波段和620nm為中心的較寬波段有較強的光激發(fā)發(fā)光強度。PECVD方法優(yōu)點是生長過程中穩(wěn)定性較好，表面平整有利于在SAW方面應(yīng)用。但其室溫陰極發(fā)光光譜不單一，存在紫外和綠光兩個發(fā)光帶，不利于制作單色發(fā)光器件。

4.3.2.SSCVD法

SSCVD法是近幾年新出現(xiàn)的用于ZnO薄膜生長的方法，它是一種超高真空（本底壓強達1×10-6Pa）、相對低能量的沉積過程。它所使用的單一反應(yīng)源多為堿性醋酸鋅（BZA），BZA在溫度可調(diào)的Knudsen腔中升華。升華后的壓強一般約為1×10-3Pa，甚至更低。另外，SSCVD法生長ZnO薄膜時，很重要的一點就是要使沉積腔內(nèi)存在適量的水蒸氣。實驗表明，水蒸氣的存在有利于ZnO膜的c軸取向生長，這可能是由于水蒸氣提供了氧，填充了由BZA分解得到的ZnO中的氧空位。