电化学沉积法制备ZnO厚膜工艺研究

作     者：李岗归 黄丹阳 赵小龙 蔡亚辉 贺永宁 LI Ganggui;HUANG Danyang;ZHAO Xiaolong;CAI Yahui;HE Yongning

作者机构：西安交通大学微电子学院西安710049 西安交通大学微纳电子与系统集成重点实验室西安710049 

出 版 物：《人工晶体学报》 (Journal of Synthetic Crystals)

年 卷 期：2024年第53卷第6期

页      面：1069-1077页

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(62004158) 

主　　题：ZnO厚膜 电化学沉积法 X射线探测器 沉积电势 Zn电极 沉积速率 

摘      要：X射线具有较高的光子能量,这使得其在ZnO材料中具有大的穿透深度,因此为了更有效地探测X射线,需要制备出微米甚至百微米厚度的ZnO膜。本文采用电化学沉积法快速制备14.85μm厚的ZnO膜。实验结果表明,沉积电势和电极材料会显著影响ZnO膜的沉积速率与表面形貌。随着沉积电势的升高,ZnO形貌由六角柱状结构变为片状结构,当电势过大时会有大量氢气生成,导致薄膜孔洞增加而无法成膜。使用金属Pt为阳极电极时,溶液会逐渐酸化,导致ZnO在沉积的同时也会溶解,当二者速率相一致时,ZnO膜厚便不再增加,因此不适合生长ZnO厚膜。而使用金属Zn为阳极电极时,溶液的pH值基本保持不变,更适合生长ZnO厚膜。使用金属Zn作为阳极电极,沉积电势为0.65 V,电解液浓度为0.4 mol/L时,实现了1 h生长14.85μm的ZnO厚膜。在5 V偏压下,基于ZnO厚膜的探测器对加速电压为40 kV的X射线的响应度可达66.8μC·Gy^(-1)·cm^(-2)。