Síntesis y Caracterización de alta eje c ZnO Thin Film por Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition System y su Fotodetector Aplicación UV

Ofrecimos un método para sintetizar directamente una película delgada de ZnO de alto eje c (0002) mediante deposición química de vapor mejorada con plasma. La película delgada de ZnO sintetizada combinada con el electrodo interdigitado de Pt se utilizó como capa de detección para el fotodetector ultravioleta, mostrando un alto rendimiento a través de una combinación de su buena capacidad de respuesta y confiabilidad.

El objetivo general de este procedimiento es sintetizar una película delgada de óxido de zinc del eje C alto mediante deposición de vapor químico mejorada con plasma y utilizar la película sintetizada combinada con un electrodo interdigitado de platino como capa de detección para un dispositivo fotodetector ultravioleta. Esto se logra utilizando primero un sistema de deposición química de vapor mejorado con plasma para sintetizar la película delgada de óxido de zinc del eje C alto en un sustrato de silicio bajo los parámetros de síntesis óptimos. El segundo paso es fabricar el patrón interdigitado en la superficie de la película delgada de óxido de zinc mediante litografía óptica convencional en una sala limpia.

A continuación, se utiliza la pulverización catódica de magnetrón por radiofrecuencia para depositar una capa delgada de platino conductor en la parte superior de la película delgada de óxido de zinc, y luego la muestra se sumerge en acetona en un limpiador ultrasónico. Para eliminar la fotorresistencia, el paso final es realizar una térmica rápida, un proceso de arrodillamiento para obtener una interfaz de contacto ómico entre el electrodo de platino y la película delgada de óxido de zinc. En última instancia, la medición de la respuesta de la fotocorriente en tiempo real se utiliza para mostrar una respuesta rápida y una alta confiabilidad bajo la luz UV.

La principal ventaja de esta técnica sobre los métodos existentes, como la deposición química de vapor convencional, es que la temperatura de síntesis es más baja, la condición de alta relación de espera está disponible, la buena debilidad de la superficie, la alta tasa de deposición y la conversación química de las estructuras a escala nanométrica puede ser altamente controlada. Esta técnica de definición de vapor químico mejorada por plasma proporciona un maestro para preparar el tema de dimensionamiento ZI en sustratos de silicio y también se puede aplicar a la formación de otros materiales funcionales en sustratos más inestables, como guine y otros materiales bidimensionales en capas sobre sustratos de ácaros. Primero corte sustratos de silicio de 10 milímetros por 10 milímetros de una oblea de silicona one oh oh.

Utilice un limpiador ultrasónico para limpiar los sustratos de silicona con acetona durante 10 minutos, alcohol etílico durante 10 minutos e isopropanol durante 15 minutos. Al terminar, enjuague los sustratos con agua desionizada tres veces. A continuación, seca los sustratos con una pistola de nitrógeno.

A continuación, establezca la distancia de trabajo entre el electrodo del cabezal de ducha y la etapa de muestra en 30 milímetros. Coloque los sustratos en la etapa de muestra de la cámara de reacción de modo que estén a tres centímetros de la entrada de dathyl zinc. Abra la bomba rotativa y abra gradualmente las válvulas de compuerta y la válvula de mariposa.

Después de que la presión de fondo de la cámara del reactor sea inferior a 30 milit para cerrar las válvulas de marcha y la válvula de mariposa, que se conecta a la bomba rotativa. A continuación, abra la bomba turbo y las válvulas de marcha relativas para alcanzar un alto vacío de tres veces 10 elevado a menos seis tor. El filamento del medidor de iones se iluminará para detectar alto vacío.

Después de alcanzar la condición de vacío necesaria, abra el controlador de calor y caliente la etapa de muestra a la temperatura de síntesis. Cuando la temperatura y la presión alcancen las condiciones necesarias, cierre la bomba turbo y luego abra las válvulas de compuerta y la válvula de mariposa conectadas a la bomba rotativa simultáneamente. A continuación, abra las válvulas de entrada de gas y encienda el controlador de flujo de gas Argonne.

Simultáneamente fluya el gas Argonne a 10 SCCM en la cámara. Ajuste la presión de la cámara a 500 milato. Encienda el generador de RF y la red correspondiente.

A continuación, ajuste la potencia de RF a 100 vatios para purgar la superficie de la muestra durante 15 minutos. Al mismo tiempo, el plasma generado en la cámara muestra un color plomado. Después de purgar las muestras, baje la potencia de RF a 70 vatios.

Encienda el controlador de gas de dióxido de carbono y la válvula de entrada de gas. A continuación, haga fluir el dióxido de carbono a 30 SCCM en la cámara. Ajuste la presión de trabajo a seis tor.

Al mismo tiempo, el color del plasma cambiará a blanco. Después de que la presión de la cámara alcanza los seis tor, fluye el Argonne de alta pureza como gas portador a 10 SCCM para transportar dathyl zinc a la cámara y abrir la válvula de bola conectada al dathyl zinc simultáneamente. Al mismo tiempo, comienza la síntesis de las películas de óxido de zinc.

Al mismo tiempo, el color del plasma cambiará a azul después de que se hayan sintetizado las películas de óxido de zinc. Sirium: apague el controlador de calor de la válvula de bola del generador de RF y todos los controladores de flujo de gas junto con las válvulas de entrada de gas. A continuación, retire la muestra cuando la temperatura de la etapa de muestra se enfríe a temperatura ambiente.

En este punto, coloque la muestra de óxido de platino y zinc tal como se fabricó en un sistema de recocido térmico rápido o RTA. Utilice la bomba mecánica y la válvula de marcha para bombear la presión de la cámara RTA a 20 militar. Después de esperar hasta que la presión de la cámara alcance los 20 militorr, fluya gas argón a 0,3 mililitros por segundo en la cámara y ajuste la presión de trabajo a cinco tor.

A continuación, ajuste la velocidad de calentamiento a 100 grados centígrados por minuto, y la muestra a 450 grados centígrados durante 10 minutos. Después de dejar que la muestra de Anil se enfríe a temperatura ambiente, retírela de la cámara. La difracción de rayos X indica que la película sintetizada a 400 grados Celsius tuvo el pico de difracción más fuerte cuando la temperatura aumentó a 500 grados Celsius.

El pico de difracción oh oh oh dos se debilitó con la aparición de una barra 1 0 1. La espectroscopia de emisión óptica 2 indica que se detectaron picos de emisión de zinc, oxígeno, monóxido de carbono y algunas especies de descomposición de datil zinc. Durante la síntesis, sienta la emisión, las imágenes de microscopía electrónica de barrido revelan que las películas delgadas de óxido de zinc muestran diferentes morfologías superficiales con diferentes temperaturas sintetizadas.

La película sintetizada a 300 y 400 grados Celsius muestra una fuerte misión de vanguardia de banda cercana y una misión de nivelación profunda insignificante en los espectros de fotoluminiscencia. Además, la misión vanguardista de banda cercana cambia a una longitud de onda baja con el aumento de la temperatura. La medición de la transmitancia muestra que las películas delgadas de óxido de zinc sintetizadas a 200, 300 y 400 grados Celsius tienen buena transparencia con una transmitancia visible promedio superior al 80%.

El fotodetector UV de platino combinado con óxido de zinc muestra una respuesta rápida y una alta confiabilidad con círculos de encendido y apagado de más de cinco veces a una polarización de cinco voltios. Esta técnica de deposición química de vapor mejorada por plasma, el camino para que los investigadores en el campo de la ciencia de los materiales y la física estudiaran esto, presentó materiales de base exterior de zinc electrónicos ópticos para aplicaciones potenciales como el fotodetector UV y el sensor multifuncional. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo sintetizar completamente aletas de óxido de enlace mediante vapor químico mejorado con plasma.

Esa extensión.