Caurspīdīgu un elektrovadošu pārklājumu uz ZnO bāzes izgatavošanas procesa izstrāde un īpašību pētījumi

Abstract

Caurspīdīgās un elektrovadošās oksīdu (TCO) kārtiņas tiek izmantotas opto-elektronikā. AZO tiek uzskatīts par alternatīvu dārgajam ITO. Joprojām nav pilnībā izprasta izgatavošanas parametru ietekme uz AZO kārtiņu īpašībām. Ir nepieciešams izgatavot arī kvalitatīvu p-tipa TCO. Šajā darbā ir izgatavotas n-tipa AZO un p-tipa Zn-Ir-O kārtiņas ar magnetrono izputināšanu. Kārtiņas tika raksturotas ar XRF, XRD, XAS, SEM, Ramana un FTIR spektroskopiju, Holla efektu, termoelektriskajiem mērījumiem un redzamās gaismas caurlaidību. Darbā ir nodemonstrēta strauja alumīnija koncentrācijas izmaiņa pie zemas skābekļa plūsmas. Al piemaisījumu elektriskā aktivācija un kārtiņas struktūra mainās atkarībā no izmantotās skābekļa plūsmas vērtības. ZnO pievienojot Ir, norit kristāliskās struktūras degradācija. Ir novērojama Ir jona lādiņa izmaiņa un jauna svārstību josla, kas ir attiecināma uz peroksīda jonu svārstībām. Tika novērota pāreja no n-tipa uz p-tipa vadītspēju.

Transparent conducting oxide (TCO) films are widely used in optoelectronics. AZO is considered as an alternative to the expensive ITO. There is still a lack of understanding how the deposition conditions affect films properties. It is also necessary to produce a high quality p-type TCO. In this study, the n-type AZO and the p-type Zn-Ir-O films have been deposited by magnetron sputtering. The films were characterized by XRF, XRD, XAS, SEM, Raman and FTIR spectroscopy, Hall effect, thermoelectric measurements and visible light transmittance. The study demonstrates the rapid change in aluminium concentration at low oxygen flow. The electrical activation of Al impurities and the structure of the films changes depending on the oxygen flow used in the reactive process. ZnO doping with Ir results in degradation of the nano-crystalline structure. Ir ion charge state transition, a new vibration band and the transition from the n-type to p-type conductivity can be observed.