退火温度对RF磁控溅射ZnO薄膜力学性能的影响

采用X射线衍射分析（XRD）,原子力显微镜（AFM）及纳米压痕技术测试分析了多晶ZnO薄膜的晶格结构和力学性能。薄膜的制备采用了射频（RF）磁控溅射方法,并分别在不同温度下进行了退火处理。XRD分析显示随着退火温度的上升,薄膜的晶粒尺寸逐步增大,且C轴取向显著增强。压痕测试结果表明,由于尺寸效应的影响,硬度随退火温度的变化有明显的趋势,从2.5GPa（常温下）逐步增加到5.5GPa（450℃）,随着温度的进一步上升,硬度值又逐步下降到4.5GPa（650℃）。弹性模量整体随退火温度的变化并不呈现明显的规律,但在450℃和200℃下退火分别有最大值26.7GPa和最小值21.5GPa,这是由于尺寸效应与晶格取向的双重作用的结果。测试结果表明适当的退火处理对ZnO薄膜的结晶品质与力学性能有明显的改善。