Synthèse et caractérisation de l'axe c Haute ZnO Thin Film par Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition système et son application Photodetector UV

Résumé

Nous avons proposé une méthode pour synthétiser directement un film mince de ZnO à axe c élevé (0002) par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma. La couche mince de ZnO synthétisée combinée à une électrode interdigitée Pt a été utilisée comme couche de détection pour le photodétecteur ultraviolet, montrant une haute performance grâce à la combinaison de sa bonne réactivité et de sa fiabilité.

Résumé

Dans cette étude, l'oxyde de zinc (ZnO) des films minces à haute axe c (0002) orientation préférentielle ont été avec succès et efficacement synthétisé sur silicium (Si) substrats par l'intermédiaire des températures différentes synthétisées à l'aide de plasma de dépôt chimique en phase vapeur du système (PECVD). Les effets de différentes températures de synthèse sur la structure cristalline, des morphologies de surface et les propriétés optiques ont été étudiées. La diffraction des rayons X (XRD) indique que les modèles de l'intensité (0002) est devenu plus fort pic de diffraction avec l'augmentation de la température jusqu'à ce que synthétisé 400 ^{o C.} L'intensité de diffraction de (0002) est devenu progressivement plus faible pic d'accompagnement avec apparition de (10 à 10) en tant que pic de diffraction de la température de synthèse jusqu'à plus de 400 ^{o C.} La RT photoluminescence (PL) spectres présentait une forte bande-bord proche (NBE) émissions observée à environ 375 nm et une émission niveau profond négligeable (DL) situé à environ 575 nm under haute axe c ZnO films minces. La microscopie électronique à balayage à émission de champ (FE-SEM) ont révélé des images de la surface et avec une répartition homogène de petite taille des grains. Les films minces de ZnO ont également été synthétisés sur des substrats de verre dans les mêmes paramètres de mesure de la transmittance.

Aux fins d'application ultraviolet (UV) de photodétecteurs, la platine interdigitée (Pt) à film mince (épaisseur ~ 100 nm) fabriqué par procédé de lithographie optique classique et la fréquence radio (RF) de pulvérisation cathodique magnétron. Afin d'atteindre un contact ohmique, le dispositif a été recuite dans des circonstances d'argon à 450 ^o C par le système rapide de recuit thermique (RTA) pendant 10 min. Après les mesures systématiques, le courant-tension (I - V) courbe de photo et les résultats de la réponse de photocourant actuels et dépendant du temps sombres présentait une bonne réceptivité et de fiabilité, ce qui indique que la haute axe c ZnO film mince est une couche de détection appropriéUV pour l'application de photodétecteur.

Introduction

ZnO est un matériau prometteur de semi-conducteurs fonctionnelle large bande interdite en raison de ses propriétés uniques telles que la stabilité chimique élevée, à faible coût, la non-toxicité, le seuil de faible puissance pour le pompage optique, bande interdite directe de large (3,37 eV) à température ambiante et grande exciton l'énergie de ~ 60 meV ^1-2 contraignant. Récemment, des films minces de ZnO ont été utilisés dans de nombreux domaines d'application, y compris oxyde conducteur (TCO) des films transparents, dispositif de lumière bleue électroluminescente, transistors à effet de champ, et de capteurs de gaz ^3-6. D'autre par....

Protocole

1. Préparation du support et nettoyage

1. Découpez 10 mm x 10 mm à partir de substrats de silicium Si (100) tranche.
2. Découpez 10 mm x 10 mm substrats de verre.
3. Utilisation de nettoyage à ultrasons pour nettoyer les substrats en silicium et en verre avec de l'acétone pendant 10 minutes, de l'alcool pendant 10 minutes, puis de l'isopropanol pendant 15 min.
4. Rincer les substrats avec déminéralisée (DI) de l'eau trois fois.
5. Séchez les substrats avec un pistolet d'azote.

2. DEZn préparation et de conservation

Remarque: diéthylzinc (C _{2 H}

Résultats

Le ZnO (0002) films minces à haut selon l'axe c orientation préférentielle ont été synthétisés avec succès sur les substrats de silicium en utilisant le système de PECVD. Le dioxyde de carbone (CO _{2) et le} diéthylzinc (DEZn) ont été utilisés comme précurseurs de l'oxygène et de zinc, respectivement. La structure cristalline de films minces de ZnO a été caractérisé par diffraction des rayons X (figure 4), ce qui indique que le film mince de ZnO synthétisé à 400 ^{° C} .......

Discussion

Étapes et les modifications critiques

Dans l'étape 1, les supports doivent être soigneusement nettoyés et les étapes 1.3 à 1.5 suivi pour vous assurer qu'il n'y a pas de graisse ou de contaminations organiques et inorganiques sur les substrats. Toute graisse ou contaminations organiques et inorganiques sur la surface du substrat réduiront considérablement l'adhérence du film.

Étape 2 est la procédure la plus importante avant que le processus de pr.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Alimentation RF	ADVANCED ENERGY	RFX-600
Vanne papillon	MKS	253B-1-40-1
Régulateur de débit massique	PROTEC INSTRUMENTS	PC-540
Régulateur de pression	MKS	600 series  ;
Chauffage	UPGRADE INSTRUMENT CO.	UI-TC 3001
Pistolet à pulvérisation	AJA INTERNATIONAL	A320-HA
DEZn 1.5M	ACROS ORGANIC USA, New Jersey		aussi appelé Diéthylzinc (C2H5)2Zn
Spin coater  ;	SWIENCO	PW - 490
Mesure I-V	Keithley	Modèle : 2400
Mesure photoconduitive  ;	faite
	Panasonic	ANUJ 6160
Aligneur de masque	Karl Suss	MJB4
Photoresist	Shipley a Rohm & Haas company	S1813
Développeur	Shipley a Rohm & Haas company	MF319
Plaquette de silicium	E-Light Technology Inc	12/0801
Substrat en verre	CORNING	1737	Type P / Bore

Source de lumière UV maison