氧化锌是一种新型的II–VI族直接带隙化合物半导体,禁带宽度为3.37eV,激子束缚能为60meV。氧化锌一般情况下为六方纤锌矿结构。它在很多领域有很大的应用潜力。例如:发光二极管、紫外探测器、压电器件、透明导电膜或电极、太阳能电池、气敏传感器、表面声波谐振器等。由于巨大的商业价值宽禁带半导体化合物引起巨大关注,工业界和研究人员对氧化锌的研究和开发做出了大量工作。本文采用了两种工艺制备氧化锌薄膜。第一种是反应射频磁控溅射,通过在氧气氛下溅射锌靶制备氧化锌薄膜,工艺参数包括基片温度、气体流量比、溅射功率、工作气压。第二种是直接氧化法,通过直接加热氧化磁控溅射沉积的金属锌薄膜制备氧化锌薄膜,制备工艺参数包括氧化温度和保温时间。通过对各工艺参数的系统研究,得到了氧化锌薄膜的合成规律,揭示了本工作所合成氧化锌薄膜的结构特征和性质,建立了合成工艺与薄膜结构和性质的对应关系。利用X-射线衍射、Raman光谱及扫描电子显微镜对薄膜的结构进行了分析测试,并利用光致发光方法研究了薄膜的发光性质。实验表明,磁控溅射过程中基材温度对氧化锌薄膜的结构具有重要影响,薄膜的结晶性随基片温度的升高而得到改善,晶粒尺寸随温度升高而增大。源于缺陷的发光随基片温度升高而变弱,其原因是高温度下制备的样品缺陷密度较低。而气体流量比,溅射功率和沉积系统气压对氧化锌薄膜生长的影响不如基片温度那么明显。根据本文的实验结果并结合文献报道的内容对氧化锌薄膜的发光机理进行了讨论,对本工作中氧化锌的发光特征进行了尝试性的解释。较之磁控溅射,直接氧化法制备可得到质量较高的氧化锌薄膜。在较低氧化温度下制备的氧化锌薄膜保持了锌膜的形貌,在氧化温度较高时晶粒开始长大。所有的样品都是多晶结构,没有明显的优先取向。在热氧化制备的薄膜中观察到明显的带间跃迁发光峰,由带间跃迁前产生的紫外发光随保温时间的增加而变强,在较低温度时,随氧化温度升高而变强。缺陷发光强度呈现与带间跃迁发光相反的规律。在采用低温和高温连续两步氧化制备的样品中,观察到ZnO纳米线的生长,纳米线直径约100nm,长度1μm。