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

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.

L’objectif global de cette procédure est de synthétiser un film mince d’oxyde de zinc sur l’axe C élevé par dépôt chimique en phase vapeur amélioré par plasma et d’utiliser le film synthétisé combiné à une électrode interdigitée de platine comme couche de détection pour un dispositif de photodétection ultraviolet. Ceci est accompli en utilisant d’abord un système de dépôt chimique en phase vapeur amélioré par plasma pour synthétiser le film mince d’oxyde de zinc de l’axe C élevé sur un substrat en silicium sous les paramètres de synthèse optimaux. La deuxième étape consiste à fabriquer le motif interdigité sur la surface d’un film mince d’oxyde de zinc par lithographie optique conventionnelle dans une salle blanche.

Ensuite, la pulvérisation magnétron par radiofréquence est utilisée pour déposer une fine couche de platine conductrice sur le dessus du film mince d’oxyde de zinc, puis l’échantillon est immergé dans de l’acétone dans un nettoyeur à ultrasons. Pour retirer la résine photosensible, l’étape finale consiste à effectuer un processus thermique rapide, un processus d’agenouillement pour obtenir une interface de contact omique entre l’électrode de platine et la couche mince d’oxyde de zinc. En fin de compte, la mesure de la réponse du courant photoélectrique en temps réel est utilisée pour montrer une réactivité rapide et une grande fiabilité sous la lumière UV.

Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes telles que le dépôt chimique en phase vapeur conventionnel est une température de synthèse plus basse, un rapport d’attente élevé, une condition de rapport d’attente élevé est disponible, une bonne infirmité de surface, un taux de dépôt élevé et la conversation chimique des structures à l’échelle nanométrique peut être hautement contrôlée. Cette technique actuelle de définition chimique de la vapeur améliorée par plasma fournit un maître pour la préparation du thème de dimensionnement ZI sur des substrats de silicium et peut également être appliquée à la formation d’autres matériaux fonctionnels sur des substrats plus agités, tels que la guine et d’autres matériaux stratifiés bidimensionnels sur des substrats d’acariens. D’abord coupé des substrats de silicium de 10 millimètres sur 10 millimètres à partir d’une plaquette de silicium.

Utilisez un nettoyeur à ultrasons pour nettoyer les substrats de silicium avec de l’acétone pendant 10 minutes, de l’alcool éthylique pendant 10 minutes et de l’isopropanol pendant 15 minutes. Une fois terminé, rincez trois fois les substrats à l’eau déminéralisée. Séchez ensuite les supports au sèche-cheveux avec un pistolet à azote.

Ensuite, réglez la distance de travail entre l’électrode de la pomme de douche et l’étage d’échantillon à 30 millimètres. Placez les substrats sur la platine d’échantillonnage de la chambre de réaction de manière à ce qu’ils soient à trois centimètres de l’entrée du dathyl zinc. Ouvrez la pompe rotative et ouvrez progressivement les robinets-vannes et la vanne papillon.

Une fois que la pression de fond de la chambre du réacteur est inférieure à 30 milits, il faut fermer les soupapes de marche et la soupape papillon, qui se connecte à la pompe rotative. Ouvrez ensuite la pompe turbo et les soupapes de marche correspondantes pour atteindre un vide poussé de trois fois 10 puissance moins six tor. Le filament de la jauge ionique sera allumé pour détecter le vide poussé.

Après avoir atteint la condition de vide nécessaire, ouvrez le régulateur de chaleur et chauffez l’étage d’échantillon à la température de synthèse. Lorsque la température et la pression atteignent les conditions nécessaires, fermez la turbopompe, puis ouvrez simultanément les robinets-vannes et la vanne papillon connectés à la pompe rotative. Ensuite, ouvrez les vannes d’entrée de gaz et allumez le régulateur de débit de gaz Argonne.

Injectez simultanément le gaz Argonne à 10 SCCM dans la chambre. Réglez la pression de la chambre sur 500 milato. Allumez le générateur RF et le réseau correspondant.

Réglez ensuite la puissance RF à 100 watts pour purger la surface de l’échantillon pendant 15 minutes. Dans le même temps, le plasma généré dans la chambre présente une couleur d’aplomb. Après avoir purgé les échantillons, baissez la puissance RF à 70 watts.

Allumez le contrôleur de dioxyde de carbone et la vanne d’entrée de gaz. Ensuite, faites couler le dioxyde de carbone à 30 SCCM dans la chambre. Réglez la pression de service à six tor.

Dans le même temps, la couleur du plasma passera au blanc. Une fois que la pression de la chambre atteint six tor, coulez l’argonne hautement pur comme gaz porteur à 10 SCCM pour transporter le zinc dathyl dans la chambre et ouvrez simultanément la vanne à bille connectée au zinc dathyl. Dans le même temps, démarrez la synthèse des films d’oxyde de zinc.

Dans le même temps, la couleur du plasma passera au bleu après la synthèse des films d’oxyde de zinc. Sirium éteint le générateur RF, le contrôleur de chaleur à boisseau sphérique et tous les contrôleurs de débit de gaz ainsi que les vannes d’entrée de gaz. Retirez ensuite l’échantillon lorsque la température de l’étape de l’échantillon refroidit à température ambiante.

À ce stade, placez l’échantillon d’oxyde de zinc-platine tel que fabriqué dans un système de recuit thermique rapide ou RTA. Utilisez la pompe mécanique et la soupape de marche pour réduire la pression de la chambre RTA à 20 militar. Après avoir attendu que la pression de la chambre atteigne 20 millitorr, le gaz argon s’écoule à 0,3 millilitres par seconde dans la chambre et règle la pression de travail à cinq tor.

Ensuite, réglez la vitesse de chauffage à 100 degrés Celsius par minute, et l’échantillon à 450 degrés Celsius pendant 10 minutes. Après avoir laissé l’échantillon Anil refroidir à température ambiante, retirez-le de la chambre. La diffraction des rayons X indique que le film synthétisé à 400 degrés Celsius avait le pic de diffraction le plus fort lorsque la température augmentait à 500 degrés Celsius.

Le pic de diffraction oh oh oh deux est devenu plus faible avec l’apparition d’une barre 1 0 1. Le pic de diffraction en spectroscopie d’émission optique C deux indique que des pics d’émission pour le zinc, l’oxygène, le monoxyde de carbone et certaines espèces de décomposition du dathyl zinc ont été détectés. Au cours de la synthèse, les images de microscopie électronique à balayage par émission révèlent que les couches minces d’oxyde de zinc présentent différentes morphologies de surface avec différentes températures synthétisées.

Les films synthétisés à 300 et 400 degrés Celsius montrent une forte mission de nervosité près de la bande et une mission de nivellement profond négligeable dans les spectres de photoluminescence. De plus, la mission à courte portée de bande passe à une faible longueur d’onde avec l’augmentation de la température. La mesure de la transmittance montre que les couches minces d’oxyde de zinc synthétisées à 200, 300 et 400 degrés Celsius ont une bonne transparence avec une transmittance visible moyenne supérieure à 80 %. Les courbes IV sont symétriques reflétant un comportement de contact MSM omique entre le film et l’électrode de platine.

Le platine combiné au photodétecteur UV à l’oxyde de zinc présente une réactivité rapide et une grande fiabilité avec plus de cinq rotations, activations et désactivations des cercles à une polarisation de cinq volts. Cette voie de technique de dépôt chimique en phase vapeur améliorée par plasma, la façon dont les chercheurs dans le domaine de la science des matériaux et de la physique ont présenté le zinc électronique optique en dehors des matériaux de base pour des applications potentielles telles que le photodétecteur UV et le capteur multifonctionnel. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de synthétiser complètement des ailettes d’oxyde de liaison par vapeur chimique améliorée par plasma.

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