Synthese und Charakterisierung von Hoch c-Achsen-ZnO-Dünnfilm durch Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition-System und seine UV-Photodetektor Anwendungs

Wir haben eine Methode zur direkten Synthese von ZnO-Dünnschichten mit hoher c-Achse (0002) durch plasmaverstärkte chemische Gasphasenabscheidung angeboten. Die as-synthetisierte ZnO-Dünnschicht in Kombination mit einer Pt-Interdigitalelektrode wurde als Sensorschicht für ultraviolette Photodetektoren verwendet und zeigte eine hohe Leistung durch eine Kombination aus guter Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit.

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist die Synthese eines Zinkoxid-Dünnfilms mit hoher C-Achse durch plasmaverstärkte chemische Gasphasenabscheidung und die Verwendung des synthetisierten Films in Kombination mit einer interdigitierten Platinelektrode als Sensorschicht für eine ultraviolette Photodetektorvorrichtung. Dies wird erreicht, indem zunächst ein plasmagestütztes chemisches Gasphasenabscheidungssystem verwendet wird, um die Zinkoxid-Dünnschicht mit hoher C-Achse auf ein Siliziumsubstrat mit einem oh oh unter den optimalen Syntheseparametern zu synthetisieren. Der zweite Schritt besteht darin, das interdigitalisierte Muster durch konventionelle optische Lithographie in einem Reinraum auf die Zinkoxid-Dünnschichtoberfläche zu bringen.

Als nächstes wird das Radiofrequenz-Magnetron-Sputtern verwendet, um eine dünne, leitfähige Platinschicht auf der Oberseite des Zinkoxid-Dünnfilms abzuscheiden, und dann wird die Probe in einem Ultraschallreiniger in Aceton getaucht. Um den Fotolack zu entfernen, besteht der letzte Schritt darin, einen schnellen thermischen, knienden Prozess durchzuführen, um eine omische Kontaktgrenzfläche zwischen der Platinelektrode und dem Zinkoxid-Dünnfilm zu erhalten. Letztendlich wird die Echtzeit-Messung des Photostromverhaltens verwendet, um eine schnelle Empfindlichkeit und hohe Zuverlässigkeit unter dem UV-Licht zu zeigen.

Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden wie der konventionellen chemischen Gasphasenabscheidung besteht darin, dass eine niedrigere Synthesetemperatur, eine hohe Erwartungsverhältnisbedingung verfügbar ist, eine gute Oberflächenschwäche, eine hohe Abscheidungsrate und die chemische Konversation von nanoskaligen Strukturen stark kontrolliert werden kann. Diese vorliegende plasmagestützte chemische Dampfdefinitionstechnik stellt einen Meister für die Vorbereitung des ZI-Leimungsthemas auf Siliziumsubstraten dar und kann auch auf die Bildung anderer Funktionsmaterialien auf unruhigeren Substraten, wie z. B. Guine und anderen zweidimensionalen Schichtmaterialien auf Milbensubstraten, angewendet werden. Schneiden Sie zuerst 10 Millimeter x 10 Millimeter große Siliziumsubstrate aus einem Siliziumwafer

Reinigen Sie die Silikonsubstrate mit einem Ultraschallreiniger 10 Minuten lang mit Aceton, 10 Minuten mit Ethylalkohol und 15 Minuten mit Isopropanol. Wenn Sie fertig sind, spülen Sie die Substrate dreimal mit entionisiertem Wasser ab. Anschließend föhnen Sie die Untergründe mit einer Stickstoffpistole trocken.

Stellen Sie anschließend den Arbeitsabstand zwischen der Duschkopfelektrode und dem Probentisch auf 30 Millimeter ein. Legen Sie die Substrate so auf den Probentisch der Reaktionskammer, dass sie drei Zentimeter vom Dathyl-Zink-Einlass entfernt sind. Öffnen Sie die Kreiselpumpe und öffnen Sie nach und nach die Absperrschieber und die Absperrklappe.

Nachdem der Hintergrunddruck der Reaktorkammer niedriger als 30 milit ist, schließen Sie die Gangventile und die Absperrklappe, die mit der Kreiselpumpe verbunden ist. Öffnen Sie dann die Turbopumpe und die entsprechenden Gangventile, um ein Hochvakuum von dreimal 10 bis minus sechs Tor zu erreichen. Das Ionen-Gauge-Filament wird für die Detektion von Hochvakuum beleuchtet.

Nach Erreichen des erforderlichen Vakuumzustands öffnen Sie den Wärmeregler und heizen den Probentisch auf die Synthesetemperatur auf. Wenn die Temperatur und der Druck die erforderlichen Bedingungen erreicht haben, schließen Sie die Turbopumpe und öffnen Sie gleichzeitig die Absperrschieber und die Absperrklappe, die an die Kreiselpumpe angeschlossen sind. Öffnen Sie anschließend die Gaseinlassventile und schalten Sie den Argonne-Gasdurchflussregler ein.

Gleichzeitig wird das Argonnengas mit 10 SCCM in die Kammer geleitet. Stellen Sie den Kammerdruck auf 500 milato ein. Schalten Sie den HF-Generator und das passende Netzwerk ein.

Stellen Sie dann die HF-Leistung auf 100 Watt ein, um die Probenoberfläche 15 Minuten lang zu reinigen. Gleichzeitig zeigt das in der Kammer erzeugte Plasma eine lotfarbene Farbe. Drehen Sie nach dem Spülen der Samples die HF-Leistung auf 70 Watt herunter.

Schalten Sie den Kohlendioxid-Gasregler und das Gaseinlassventil ein. Als nächstes strömen Sie das Kohlendioxid mit 30 SCCM in die Kammer. Stellen Sie den Arbeitsdruck auf sechs Tor ein.

Gleichzeitig ändert sich die Plasmafarbe in Weiß. Nachdem der Kammerdruck sechs Tor erreicht hat, strömt das hochreine Argonnen als Trägergas bei 10 SCCM zum Transport von Dathylzink in die Kammer und öffnet gleichzeitig den mit dem Dathylzink verbundenen Kugelhahn. Starten Sie gleichzeitig die Synthese der Zinkoxidfilme.

Gleichzeitig ändert sich die Plasmafarbe nach der Synthese der Zinkoxidfilme in Blau. Sirium schaltet den HF-Generator, den Kugelhahn, den Wärmeregler und alle Gasdurchflussregler sowie die Gaseinlassventile ab. Nehmen Sie die Probe dann heraus, wenn die Temperatur des Probentisches auf Raumtemperatur abgekühlt ist.

Zu diesem Zeitpunkt wird die hergestellte Platin-Zinkoxid-Probe in ein thermisches Schnellglüh- oder RTA-System gegeben. Verwenden Sie die mechanische Pumpe und das Gangventil, um den RTA-Kammerdruck auf 20 Militar zu senken. Nach dem Warten, bis der Kammerdruck 20 Millitorr erreicht, fließt Argongas mit 0,3 Millilitern pro Sekunde in die Kammer und stellt den Arbeitsdruck auf fünf Tor ein.

Anschließend wird die Heizrate auf 100 Grad Celsius pro Minute und die Probe 10 Minuten lang auf 450 Grad Celsius eingestellt. Nachdem Sie die Anil-Probe auf Raumtemperatur abkühlen ließen, nehmen Sie sie aus der Kammer. Die Röntgenbeugung zeigt, dass der bei 400 Grad Celsius synthetisierte Film den stärksten Oh Oh Oh Zwei-Beugungspeak aufwies, wenn die Temperatur auf 500 Grad Celsius anstieg.

Der Oh Oh Oh Zwei Beugungspeak wurde mit dem Auftreten eines 1 0 1 Balkens schwächer. Oh Beugungspeak in C zwei optische Emissionsspektroskopie deutet darauf hin, dass Emissionspeaks für Zink, Sauerstoff, Kohlenmonoxid und einige Zersetzungsspezies von Dathyl-Zink nachgewiesen wurden. Während der Synthese zeigen die Emissions-Rasterelektronenmikroskopie-Bilder, dass die Zinkoxid-Dünnschichten unterschiedliche Oberflächenmorphologien mit unterschiedlichen synthetisierten Temperaturen aufweisen.

Der bei 300 und 400 Grad Celsius synthetisierte Film zeigt eine starke Near-Band-Edgy-Mission und eine vernachlässigbare Tiefennivellierungsmission in den Photolumineszenzspektren. Darüber hinaus verschiebt sich die kantige Mission mit zunehmender Temperatur auf eine niedrige Wellenlänge. Die Transmissionsmessung zeigt, dass die Zinkoxid-Dünnschichten, die bei 200, 300 und 400 Grad Celsius synthetisiert werden, eine gute Transparenz mit einem durchschnittlichen sichtbaren Transmissionsgrad von mehr als 80 % aufweisen. Die IV-Kurven sind symmetrisch und spiegeln ein MSM-omisches Kontaktverhalten zwischen der Schicht und der Platinelektrode wider.

Der Platin-Photodetektor in Kombination mit dem Zinkoxid-UV-Photodetektor zeigt eine schnelle Empfindlichkeit und hohe Zuverlässigkeit mit mehr als fünffachen Ein-, Ein- und Ausschaltkreisen bei einer Vorspannung von fünf Volt. Dieser plasmagestützte Weg der chemischen Gasphasenabscheidungstechnik, der Weg für die Forscher auf dem Gebiet der Materialwissenschaften und der Physik, dies zu untersuchen, präsentierte optisches elektronisches Zink außerhalb von Basismaterialien für potenzielle Anwendungen wie den UV-Photodetektor und den multifunktionalen Sensor. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man Linkoxid-Lamellen durch plasmaverstärkten chemischen Dampf vollständig synthetisiert.

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