The Influence of Oxygen Pressure on ZnO:Al Thin Films Properties Grown by Layer by Layer Growth Method at Magnetron Sputtering

А.І. Євтушенко; Л.О. Клочков; О.С. Литвин; В.М. Ткач; О.М. Куцай; С.П. Старик; В.А. Батурин; О.Ю. Карпенко; М.Г. Душейко; Г.В. Лашкарьов; О.І. Биков

doi:10.15330/pcss.16.4.667-674

Автор(и)

А.І. Євтушенко Інститут проблем матеріалознавства імені І. М. Францевича НАН України
Л.О. Клочков Інститут проблем матеріалознавства імені І. М. Францевича НАН України
О.С. Литвин Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є.Лашкарьова НАН України
В.М. Ткач Інститут надтвердих матеріалів імені В.М. Бакуля НАН України
О.М. Куцай Інститут надтвердих матеріалів імені В.М. Бакуля НАН України
С.П. Старик Інститут надтвердих матеріалів імені В.М. Бакуля НАН України
В.А. Батурин Інститут прикладної фізики НАН України
О.Ю. Карпенко Інститут прикладної фізики НАН України
М.Г. Душейко Національний технічний університет України «КПІ"
Г.В. Лашкарьов I.М. Frantsevich Institute for Problems of Material Science, NASU
О.І. Биков Інститут проблем матеріалознавства імені І. М. Францевича НАН України

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.16.4.667-674

Ключові слова:

ZnO плівки, легування алюмінієм, магнетронне осадження, оптичне пропускання, електричний опір

Анотація

Вивчено впливу тиску кисню в камері осадження на структуру, морфологію, оптичні та електричні властивості легованих алюмінієм плівок ZnO, осаджених методом пошарового росту в магнетронному розпиленні на скляних підкладках. Проаналізовано вплив застосування традиційного одноетапного підходу та запропонованого нами методу пошарового росту в магнетронному розпиленні на властивості плівок ZnO, легованих алюмінієм. Встановлено, що зі зменшенням тиску кисню в камері осадження покращується структура, збільшується пропускання в видимій області спектру випромінювання та зменшується питомий опір плівок ZnO:Al. Показано, що застосування методу пошарового росту в магнетронному розпиленні дозволяє виростити прозорі провідні плівки ZnO:Al з вищими робочими параметрами, порівняно з плівками, сконденсованими традиційним підходом в магнетронному розпиленні. Методом пошарового росту вирощено плівки ZnO:Al з електричним опором 6,1·10^-4 Ом·см та пропусканням у видимій області спектру випромінювання на рівні 95 %, що є перспективним для використання їх в приладах фотовольтаїки.

Посилання

G. V. Lashkarev, I. I. Shtepliuk, A. I. Ievtushenko, O. Y. Khyzhun, et.al, Low temperature physics 41(2), 129 (2015).

A. Chen, K. Zhu, H. Zhong, Q. Shao, G. Ge, Solar Energy Materials & Solar Cells 120, 157 (2014).

Ch.-W. Lin, H.-I. Chen, T.-Y. Chen, Ch.-Ch. Huang, C.-S. Hsu, R.-Ch. Liu, W.-Ch. Liu, Sensors and Actuators B 160, 1481 (2011).

M. H. Ahn, E. S. Cho, S. J. Kwon, Vacuum 101, 221 (2014).

K. Iwata, T. Sakemi, A. Yamada, P. Fons, K. Awai, T. Yamamoto, S. Shirakata, K. Matsubara, H. Tampo, K. Sakurai, S. Ishizuka, S. Niki, Thin Solid Films 480–481, 199 (2005).

T. Minami, Thin Solid Films 516, 5822 (2008).

V. D. Khranovs'kyy, L. I. Kopylova, V. Y. Lazorenko, H. V. Lashkar'ov, V. Karpyna, Physics and Chemistry of Solid State 6(3), 406 (2005).

F. Maldonado, A. Stashans, J. Physics and Chemistry of Solids 71(5), 784 (2010).

E. Arca, K. Fleischer, I. Shvets, Thin Solid Films 555, 9 (2014).

O. Kluth, G. Schöpe, B. Rech, R. Menner, M.Oertel, K. Orgassa, H. W. Schock, Thin Solid Films 502(1–2), 311 (2006).

F. J. Liu, Z. F. Hu, J. Sun, Z. J. Li, H. Q. Huang, J. W. Zhao, X. Q. Zhang, Y. S. Wang, Solid-State Electronics, 68, 90 (2012).

S. J. Henley, M. N. R. Ashfold, D. Cherns, Surface and Coatings Technology 177–178, 271 (2004).

J. Garnier, A. Bouteville, J. Hamilton, M. E. Pemble, I. M. Povey, Thin Solid Films 518(4), 1129 (2009).

K. Ellmer, J. Phys. D Appl. Phys. 33(17), 359 (2000).

H. X. Chen, J. J. Ding, X. G. Zhao, S. Y. Ma, Physica B 405, 1339 (2010).

E.-J. Yun, J. W. Jung, B. Ch. Lee, J. Alloys and Compounds 496, 543 (2010).

Y. Igasaki, H. Kanma, Applied Surface Science 169-170, 508 (2001).

S. Rahmane, M.A. Djouadi, M.S. Aida, N. Barreau, B. Abdallah, N. Hadj Zoubir, Thin Solid Films 519, 5 (2010).

S .D. Kirby, R. B. van Dover, Thin Solid Films 517(6), 1958 (2009).

H. Zhua, E. Bunte, J. Hüpkes, S.M. Huang, Thin Solid Films 519, 2366 (2011).

H. K. Park, J. W. Kang, S. I. Na, D. Y. Kim, H. K. Kim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93, 1994 (2009).

J. Nomoto, J. Oda, T. Miyata, T. Minami, Thin Solid Films 519, 1587 (2010).

Y. Imanishi, M. Taguchi, K. Onisawa, Thin Solid Films 518, 2945 (2010).

G. Fanga, D. Lia, B.-L. Yao, Vacuum 68, 363 (2003).

H. J. Cho, S. U. Lee, B. Hong, Y. D. Shin, J. Y. Ju, H. D. Kim, M. Park, W. S. Choi, Thin Solid Films 518, 2941 (2010).

A. Ievtushenko, V. Karpyna, G. Lashkarev, V. Lazorenko, V. Baturin, A. Karpenko, M. Lunika, A. Dan"ko, Acta Physica Polonica A, 114(5), 1131 (2008).

A. I. Ievtushenko, V. A. Karpyna, V. I. Lazorenko, G. V. Lashkarev, V. D. Khranovskyy, V. A. Baturin, O. Y. Karpenko, M. M. Lunika, K. A. Avramenko, V. V. Strelchuk, O. M. Kutsay, Thin Solid Films 518(16), 4529 (2010).

V. Khranovskyy, A. Ulyashin, G. Lashkarev, B.G. Svensson, R. Yakimova, Thin Solid Films 516(7), 1396 (2008).

Powder Diffraction File, Card 36-1451, Joint Committee on Powder Diffraction Standards, ICDD, Newtown Square (PA) 2001.

R. Hong, J. Huang, H. He, Zh. Fan, J. Shao, Applied Surface Science 242(3-4), 346 (2005).

M. Suchea, S. Christoulakis, N. Katsarakis, T. Kitsopoulos, G. Kiriakidis, Thin Solid Films. 515, 6562 (2007).

S. P. Staryk, O. G. Gontar, O. M. Kutsai, Journal of Superhard materials 5, 50 (2009).

Husam S. Al-Salmana, M.J. Abdullah, Materials Science and Engineering B. 178, 1048 (2013).

A. Abdolahzadeh Ziabari, S. M. Rozati, Physica B. 407, 4512 (2012).

M. V. Dranchuk, A. I. Ievtushenko, V. A. Karpyna, O. S. Lytvyn, V. R. Romanyuk, V. M. Tkach, V. A. Baturin, O. Y. Karpenko, V. M. Kuznetsov, V. I. Popovych, M. G. Dusheyko, G. V. Lashkarev, Sensor Electronics and Microsystem Technologies 12 (1), 5 (2015).

D. Horwat, A. Billard, Thin Solid Films 515, 5444 (2007).

Y. Igasaki, H. Kanma, Applied Surface Science 169, 508 (2001).

K. Ellmer, R. Mientus, Thin Solid Films 516, 5829 (2008).

S. Riedel, J.Rober, T. Gebner, Microelectronic Engineering 33, 165 (1997).