金属单晶

氧化锌（ZnO）单晶基片是一种具有重要应用价值的半导体材料，以下将从其性质、应用、制备方法及加工工艺等方面进行介绍：

• 性质

• 晶体结构：常见的有六方纤锌矿结构、立方闪锌矿结构和氯化钠式八面体结构，其中六方纤锌矿结构最为常见34。

• 光学性质：具有较宽的禁带宽度（室温下约 3.37eV），且激子结合能高达 60meV，可实现高效的紫外及可见光发射，在光电器件领域具有重要应用。此外，在可见区具有良好的透明性35。

• 电学性质：是一种直接带隙的宽禁带半导体材料，具有优良的导电性能，可通过掺杂等手段调节其电学性能，使其适用于不同的电子器件2。

• 压电性质：具有明显的压电效应，能够将机械能转化为电能，反之亦然，在传感器、驱动器等领域有广泛应用。

• 化学稳定性：在一定程度上具有较好的化学稳定性，但在高温、高湿度或强酸碱等特定环境下，可能会发生化学反应。

• 应用

• 光电子器件：作为 GaN 薄膜的衬底材料，可用于制造高亮度发光二极管（LED）、激光二极管（LD）等，能够提高器件的发光效率和性能1。

• 传感器领域：利用其气敏、压敏等特性，可制备气体传感器、压力传感器等，用于检测环境中的气体浓度、压力变化等4。

• 表面声波器件：基于其良好的压电性能，可制作表面声波滤波器、延迟线等器件，应用于通信、雷达等领域4。

• 透明导电电极：由于在可见光区透明且具有一定的导电性，可作为透明导电电极应用于平板显示器、太阳能电池等设备中。

• 制备方法

• 水热法：将锌盐和碱液等原料在高压反应釜中，通过高温高压的水热环境进行反应，使氧化锌晶体在晶种上生长。该方法生长的晶体质量较高、成本相对较低，可精确控制晶体的生长方向和尺寸，但生长速度较慢，产量有限4。

• 化学气相输运法：利用气态的锌源和氧源，在高温下通过化学反应在衬底上沉积氧化锌单晶。该方法可以生长出高质量的氧化锌单晶，适用于大规模生产，但设备要求较高，工艺控制较为复杂4。

• 助熔剂法：在高温下将氧化锌原料溶解在助熔剂中，通过缓慢降温或其他方法使氧化锌晶体从溶液中析出。这种方法可以生长出较大尺寸的晶体，但晶体生长过程中可能会引入助熔剂杂质，需要后续的清洗和处理4。

• 加工工艺

• 切割：使用金刚石切割片等工具将生长好的氧化锌单晶锭切割成所需厚度和尺寸的晶片。

• 研磨与抛光：通过研磨工艺去除切割过程中产生的表面损伤和粗糙度，然后采用机械抛光、化学抛光或两者结合的方法，获得超光滑、超平整的表面，以满足器件制造的要求2。

• 清洗：采用有机溶剂、去离子水等对晶片进行清洗，去除表面的杂质、油污和残留的研磨抛光材料等，确保晶片表面的洁净度2。

氧化锌(ZnO)单晶基片是很好的GaN薄膜衬底材料，具有60mev的激子束缚能以及室温下3.73ev带宽使之成为紫外以及可见光发光材料．同时由于具有可见区透明，机电耦合系数大，能使气体分子在其表面的吸附－解析等性质,有望在高峰值能量的能量限制器、大直径高质量的GaN的衬底、未来的5GHz之外的无线通信、高电场设备、高温高能电子器件、高电场设备、高温高能电子器件等方面得到广泛应用。
　　氧化锌(ZnO)单晶基片是一种直接带隙的宽禁带半导体材料,是一种具有发光、电光、闪烁、半导体等性能的多功能晶体，是优良的ZnO、GaN外延薄膜和器件的关键基片 材料，在短波长发光器件方面如 LEDs、LDs具有很大的发展潜力，成为继GaN后在宽禁带半导体领域又一研究热点。

氧化锌(ZnO)单晶基片主要性能参数

单晶靶材LiF-氟化锂晶体    Pt/Ti/SiO2/Si-硅外延片-硅基衬底