Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

توليف وتوصيف عالية ج المحور أكسيد الزنك رقيقة بواسطة البلازما المحسن الأبخرة الكيميائية نظام ترسب و photodetector تطبيق الأشعة فوق البنفسجية لها

Published: October 3, 2015 doi: 10.3791/53097
Automatic Translation
1, 1
1Institute of Manufacturing Technology and Department of Mechanical Engineering, National Taipei University of Technology (TAIPEI TECH)

Abstract

في هذه الدراسة، تم بنجاح وفعالية توليفها أكسيد الزنك (أكسيد الزنك) الأغشية الرقيقة مع ارتفاع ج -axis (0002) التوجه تفضيلية على السيليكون (سي) ركائز عبر درجات الحرارة تصنيعه المختلفة باستخدام البلازما تعزيز ترسيب الأبخرة الكيميائية (PECVD) النظام. وقد تم التحقيق في الآثار من مختلف درجات الحرارة توليفها على التركيب البلوري، الأشكال التضاريسية سطح والخصائص البصرية. حيود الأشعة السينية وأشارت (XRD) أنماط أن كثافة (0002) حيود ذروة أصبحت أقوى مع زيادة درجة الحرارة توليفها حتى 400 درجة مئوية. كثافة حيود (0002) ذروة أصبح تدريجيا المرافق أضعف مع ظهور (10-10) حيود الذروة حيث إن درجة حرارة توليفها حتى تتجاوز 400 درجة مئوية. وRT معان ضوئي (PL) أطياف عرضت على شبه الفرقة حافة قوية (البنك الأهلي) لوحظ انبعاث حوالي 375 نانومتر، ويذكر على مستوى عميق (DL) الانبعاثات يقع في حوالي 575 نانومتر اوندإيه عالية ج -axis أكسيد الزنك الأغشية الرقيقة. كشفت مجال المجهر انبعاث الإلكترون (FE-SEM) صور سطح متجانس ومع توزيع صغير الحجم الحبوب. كما تم توليفها الأفلام أكسيد الزنك رقيقة على ركائز الزجاج تحت نفس المعلمات لقياس النفاذية.

لغرض تطبيق الأشعة فوق البنفسجية (UV) photodetector، والبلاتين interdigitated (حزب العمال) رقيقة (سمك ~ 100 نانومتر) ملفقة عبر التقليدية عملية الطباعة الحجرية الضوئية وتردد الراديو (RF) المغنطرون الاخرق. من أجل الوصول إلى الاتصال أومية، وصلب الجهاز في الظروف الأرجون في 450 درجة مئوية قبل الصلب الحرارية (RTA) نظام السريع لمدة 10 دقيقة. بعد قياسات منتظمة، والجهد الحالي (I - V) منحنى من الصور والنتائج الحالية والتي تعتمد على الوقت المظلمة استجابة photocurrent عرضت على responsivity جيدة والموثوقية، مشيرا إلى أن ارتفاع ج -axis أكسيد الزنك طبقة رقيقة هي طبقة الاستشعار مناسبةللأشعة فوق البنفسجية تطبيق photodetector.

Introduction

أكسيد الزنك هو واسعة النطاق فجوة المواد أشباه الموصلات وظيفية واعدة نظرا لخصائصه الفريدة مثل ارتفاع الاستقرار الكيميائي، منخفضة التكلفة، وغير سمية، وانخفاض عتبة السلطة لضخ البصرية، واسعة فجوة المباشرة (3.37 فولت) في RT والأكسيتون كبير الطاقة ~ 60 إلكترون فولت 02/01 ملزمة. في الآونة الأخيرة، وقد استخدمت أكسيد الزنك الأغشية الرقيقة في العديد من المجالات بما في ذلك تطبيق أكسيد موصل (TCO) أفلام شفافة، جهاز ينبعث منها الضوء الأزرق، والترانزستورات مجال التأثير، وأجهزة الاستشعار الغاز 3-6. من ناحية أخرى، أكسيد الزنك هو مادة مرشح لخلافة أكسيد القصدير الإنديوم (ITO) بسبب الإنديوم والقصدير يجري نادرة وباهظة الثمن. وعلاوة على ذلك، أكسيد الزنك تمتلك بصري النفاذية العالية في المنطقة الطول الموجي مرئية والمقاومة منخفضة مقارنة مع الأفلام ايتو 7-8. وبناء على ذلك، تم الإبلاغ على نطاق واسع تصنيع وتوصيف وتطبيق أكسيد الزنك. تركز هذه الدراسة على تجميع عالية ج -axis (0002) أكسيد الزنك الأغشية الرقيقة من قبل وبسيطد طريقة فعالة والتطبيق العملي لها نحو photodetector للأشعة فوق البنفسجية.

وتشير نتائج التقرير البحوث التي أجريت مؤخرا أن جودة عالية الزنك طبقة رقيقة يمكن تصنيعه من خلال تقنيات مختلفة مثل طريقة سول-جل، الترددات اللاسلكية المغنطرون الاخرق وترسب المعادن العضوية الأبخرة الكيميائية (MOCVD)، وهلم جرا 14/09. كل أسلوب مزاياه وعيوبه. على سبيل المثال، الميزة الرئيسية لترسب الاخرق هو أن المواد المستهدفة مع نقطة انصهار عالية جدا وباءت بالفشل جهد على الركيزة. في المقابل، فإن عملية الاخرق من الصعب الجمع بين مع انطلاقه لهيكلة الفيلم. في دراستنا، كان يعمل على نظام البلازما تعزيز ترسيب الأبخرة الكيميائية (PECVD) لتجميع جودة عالية ج -axis أكسيد الزنك الأغشية الرقيقة. قصف البلازما هي عامل رئيسي في عملية توليف التي يمكن أن تزيد من كثافة رقيقة وتعزيز التحلل الأيوني معدل التفاعل 15. فيبالإضافة إلى ذلك، فإن معدل نمو مرتفع وترسب موحدة مساحة واسعة من المزايا الأخرى المميزة لتقنية PECVD.

باستثناء تقنية التوليف، والتصاق جيد على الركيزة هو قضية ويرى آخر. في العديد من الدراسات، وقد الياقوت ج -plane تستخدم على نطاق واسع والركيزة لتجميع عالية ج -axis أكسيد الزنك الأغشية الرقيقة لأن أكسيد الزنك والياقوت لديهم نفس بنية شعرية سداسية. ومع ذلك، تم تصنيعه من أكسيد الزنك على الياقوت واظهار مورفولوجيا سطح خشن والمتبقية تركيزات الناقل (ذات الصلة عيب) عالية بسبب الأسوياء شعرية كبيرة بين أكسيد الزنك والياقوت ج -plane (18٪) موجهة في الاتجاه في الطائرة 16. مقارنة مع الياقوت، وسي ويفر هو الركيزة استخداما آخر لتركيب أكسيد الزنك. تم الرقائق المستخدمة على نطاق واسع سي في صناعة أشباه الموصلات. وبالتالي، نمو عالية الجودة أكسيد الزنك الأغشية الرقيقة على ركائز سي مهم جدا وnecesلزم. وللأسف، فإن التركيب البلوري ومعامل التمدد الحراري بين أكسيد الزنك وسي تختلف بشكل واضح مما أدى إلى تدهور جودة وضوح الشمس. على مدى العقد الماضي، بذلت جهودا كبيرة لتحسين نوعية أكسيد الزنك الأغشية الرقيقة على ركائز سي باستخدام أساليب مختلفة بما في ذلك أكسيد الزنك طبقات عازلة 17، الصلب في مختلف جو الغاز 18، وتخميد الركيزة سطح سي 19. تقدم هذه الدراسة بنجاح طريقة بسيطة وفعالة لتجميع عالية ج -axis أكسيد الزنك طبقة رقيقة على ركائز سي دون أي طبقة عازلة أو ما قبل المعالجة. وأشارت نتائج التجربة أن الأغشية الرقيقة أكسيد الزنك تصنيعه تحت درجة حرارة النمو الأمثل أظهرت كريستال جيد والصفات البصرية. وقد تم التحقيق البنية البلورية، RF تكوين البلازما، مورفولوجيا السطح، والخصائص البصرية من أكسيد الزنك الأغشية الرقيقة التي كتبها حيود الأشعة السينية (XRD)، مطيافية الانبعاث الضوئي (OES)، حقل الشوري الانبعاثاتاننينغ المجهر الإلكتروني (FE-SEM)، وRT معان ضوئي (PL) الأطياف، على التوالي. وعلاوة على ذلك، تم تأكيد أيضا على نفاذية الأغشية الرقيقة من أكسيد الزنك والإبلاغ عنها.

خدم أكسيد الزنك طبقة رقيقة كما توليفها، كما تم التحقيق طبقة الاستشعار عن تطبيق photodetector الأشعة فوق البنفسجية أيضا في هذه الدراسة. وphotodetector للأشعة فوق البنفسجية له تطبيقات كبيرة محتملة في رصد الأشعة فوق البنفسجية، والتبديل البصرية، والتنبيه لهب، وصواريخ نظام الاحتباس 20-21. وهناك أنواع عديدة من أجهزة الاستشعار البصرية التي نفذت مثل سلبية جوهرية إيجابية (دبوس) وضع والمعادن أشباه الموصلات المعدنية (MSM) الهياكل بما في ذلك الاتصال أومية وشوتكي للإتصال به. لكل نوع مزاياه وعيوبه. حاليا، وقد اجتذبت الهياكل photodetector MSM الفائدة المركزة بسبب أدائهم المتميز في responsivity والموثوقية والاستجابة والتعافي الوقت 22-24. وقد أظهرت النتائج المعروضة هنا أن وضع الاتصال MSM أومية كان يعمللافتعال أكسيد الزنك طبقة رقيقة على أساس photodetector للأشعة فوق البنفسجية. مثل هذا النوع من photodetector يكشف عادة responsivity جيدة والموثوقية، مشيرا إلى أن ارتفاع ج -axis أكسيد الزنك طبقة رقيقة هي طبقة الاستشعار مناسبة لphotodetector للأشعة فوق البنفسجية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. إعداد الركيزة والتنظيف

  1. قطع 10 مم × 10 مم ركائز السيليكون من سي (100) رقاقة.
  2. قطع 10 مم × 10 مم ركائز الزجاج.
  3. استخدام نظافة بالموجات فوق الصوتية لتنظيف السيليكون والزجاج ركائز مع الأسيتون لمدة 10 دقيقة، والكحول لمدة 10 دقيقة، ثم الأيزوبروبانول لمدة 15 دقيقة.
  4. شطف ركائز مع منزوع الأيونات (DI) الماء ثلاث مرات.
  5. مجففا ركائز بمسدس النيتروجين.

2. إعداد DEZn والمحافظة

ملاحظة: Diethylzinc (C 2 H 5) 2 الزنك، وتسمى أيضا DEZn، هو مركب organozinc إشتعال عالية وتتألف من مركز الزنك بد أن مجموعتين الإيثيل. لا تعمل وحدها عند استخدام DEZn. DEZn هي سامة جدا وحساسة لالأكسجين والماء، وتأكد من عدم وضع DEZn بالقرب من المياه. دائما ارتداء الأقنعة الواقية وحماية العين؛ يجب أن يتم تنفيذ كافة الإجراءات في غطاء محرك السيارة. الأهم من ذلك، يجب أن DEZn غير المستخدمة بالبريد تخزينها في بيئة C 5 س.

ملاحظة: للحصول على أول استخدام للDEZn، اتبع الخطوة 2. إذا لم يكن كذلك، تبدأ التجربة من الخطوة 3.

  1. استخدام حقنة لاستخلاص 30 مل DEZn من الزجاجة ثم يحقن في كوب توضع في اسطوانة الصلب.
  2. استخدام أنابيب الحديد المجلفن لتوصيل اسطوانة الصلب مع دائرة رد الفعل.
  3. استخدام مضخة ميكانيكية وصمام الكرة إلى ضخ أسفل الاسطوانة الصلب في بيئة الفراغ (6 عربة).
    ملاحظة: سوف DEZn تتفاعل بشدة مع الأكسجين، وأنه يجب الحفاظ على البيئة في فراغ.
  4. تخزين DEZn غير المستخدمة في بيئة C 5 س.

3. إعداد PECVD غرفة وتوليف أكسيد الزنك رقيقة أفلام

ملاحظة: ويظهر الرسم التخطيطي البلازما تعزيز ترسيب الأبخرة الكيميائية في الشكل 1.

  1. تعيين المسافة العمل بين القطب دش ومرحلة العينة في 30 مم.
    2. <لى> ضع ركائز على المسرح عينة من دائرة رد الفعل في المكان الصحيح حيث هناك مسافة 3 سم من مدخل DEZn.
  2. فتح المضخة الدوارة وفتح تدريجيا بوابة الصمامات وصمام فراشة.
  3. الانتظار حتى الضغط الخلفية من غرفة المفاعل هو أقل من 30 mTorr.
  4. إغلاق صمامات البوابة وصمام فراشة، الذي يربط المضخة الدوارة.
  5. ثم فتح المضخة التوربينية والصمامات بوابة النسبية للوصول إلى الفراغ عال من 3 × 10 -6 عربة.
  6. بعد الوصول إلى حالة فراغ اللازمة، فتح وحدة تحكم للحرارة والحرارة المرحلة العينة إلى درجة حرارة التوليف (200، 300، 400، 500، و 600 درجة مئوية لمدة المعلمات تجربة مختلفة).
  7. عندما تكون درجة الحرارة والضغط تصل إلى الشرط الضروري، وإغلاق المضخة التوربينية ثم قم بفتح صمامات البوابة وفراشة صمام الذي يربط المضخة الدوارة في وقت واحد.
  8. بعد ذلك، فتح الصمامات مدخل الغاز وبدوره على الأرجون زكما تحكم تدفق في وقت واحد.
  9. تدفق غاز الأرجون (0.167 مل / ثانية) في الغرفة.
  10. ضبط ضغط الغرفة إلى 500 mTorr.
  11. بدوره على شبكة RF (13.56 ميغاهيرتز) مولد والمطابقة، ثم تعيين سلطة RF في 100 W لتطهير العينات السطحية لمدة 15 دقيقة.
  12. بعد الانتهاء من تطهير العينات، وتحويل الطاقة RF صولا الى 70 W.
  13. المقبل، بدوره على صمام تحكم الغاز ثاني أكسيد الكربون ومدخل الغاز.
  14. تدفق ثاني أكسيد الكربون (0.5 مل / ثانية) في الغرفة.
  15. ضبط ضغط العمل في 6 عربة.
  16. بعد أن يصل ضغط الغرفة 6 عربة، وتدفق الأرجون عالية نقية كما الناقل للغاز (0.167 مل / ثانية) لتنفيذ diethylzinc (DEZn) في غرفة وصمام الكرة مفتوحة متصلة DEZn في وقت واحد. في نفس الوقت، بدء تركيب الأفلام أكسيد الزنك.
  17. مواصلة تجميع البلازما من الأفلام أكسيد الزنك لمدة 5 دقائق.
  18. بعد أن تم توليفها الأفلام أكسيد الزنك، seriatim إيقاف المولد RF، صمام الكرة، يخدع الحرارةترولر وجميع وحدات تحكم تدفق الغاز جنبا إلى جنب مع صمامات مدخل الغاز.
  19. إخراج عينة عندما يبرد درجة حرارة المرحلة العينة وصولا الى RT. ملاحظة: معدل التبريد حوالي 1.8 درجة مئوية / دقيقة.

4. إعداد خطة Interdigitated الشبيهة على وتوليفها، أكسيد الزنك رقيقة

ملاحظة: وصفت والتخطيطي لعملية الطباعة الحجرية في الشكل (3).

  1. استخدام لوحة الساخنة لخبز العينة أكسيد الزنك كما توليفها، في 150 درجة مئوية لمدة 10 دقيقة.
  2. ضع العينة على المغطي تدور، ومن ثم الاستغناء عن حل السائل من مقاومة للضوء (S1813) مع 100 ميكرولتر على عينة أكسيد الزنك.
  3. تشغيل المغطي تدور في 800 دورة في الدقيقة لمدة 10 ثانية ثم الإسراع إلى 3000 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية لإنتاج طبقة رقيقة بشكل موحد.
  4. خبز لينة العينة أكسيد الزنك المغلفة مقاومة للضوء عند 105 درجة مئوية لمدة 90 ثانية.
  5. بعد الخبز لينة، واستخدام الأشعة فوق البنفسجية للكشف عن عينة ترو المغلفة مقاومة للضوء GH الضوئية الرئيسية التي قناع اليجنر. الساعة التعرض 2 ثانية وقوة 400 W.
    ملاحظة: تم تصميم نمط الضوئية الرئيسية كما interdigitated مثل، الذي هو 0.03 ملم واسعة و4 مم طويلة (14 أزواج) ويحتوي على التباعد بين القطب من 0.15 ملم كما هو مبين في الشكل 2 ومن الجدير بالذكر أن حساسية والكلية المنطقة 84.32 مم 2 للكشف.
  6. بعد العملية التعرض، واستخدام الملقط لمقطع العينة، ومن ثم تزج في مطور المخفف (مزيج 50 مل من المطور و 150 مل من الماء منزوع الأيونات) من خلال تصرفات يتأرجح من جانب إلى آخر لمدة 35 ق للحصول على عينة المتقدمة.
  7. شطف العينة وضعها مع الماء DI والجافة مع غاز النيتروجين.
  8. استخدام المجهر الضوئي للتحقق من نمط سليمة. إذا لم يكن كذلك، استخدام الأسيتون لإزالة مقاومة للضوء وكرر الخطوات من 4،2-4،7 حتى يتم الحصول على نمط مثالي.
  9. خبز الصعب العينة على 120 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة.

الحمار = "jove_title"> 5. ترسب حزب العمال الأعلى الكهربائي والكيميائية انطلاقه

  1. استخدام RF نظام المغنطرون الاخرق لإيداع طبقة رقيقة موصلة حزب العمال (100 نانومتر) في الجزء العلوي من العينة وضعت قبل الشروع في إجراءات رفع قبالة الكيميائية.
  2. تعيين المسافة بين الهدف والركيزة في 13 ملم.
  3. استخدام مضخة ميكانيكية للوصول إلى الفراغ الخام من 5 mTorr.
  4. ثم، استخدم المضخة التوربينية للحصول على فراغ عالية من 7 × 10 -7 عربة.
  5. انتظر حتى تصل إلى غرفة فراغ عالية، إغلاق المضخة التوربينية وفتح مضخة ميكانيكية في وقت لاحق.
  6. تدفق غاز الأرجون عند 0.3 مل / ثانية في غرفة قبل وحدة تحكم تدفق ماس حتى ضغط الغرفة وصول إلى ضغط العمل من 100 mTorr.
  7. بدوره على التيار المباشر (DC) تفريغ إمدادات الطاقة وتعيين قوة DC 15 W عن طريق الرش على حزب العمال رقيقة الكهربائي على العينة لمدة 25 دقيقة.
  8. بعد أن تم إيداع طبقة القطب حزب العمال التي كتبها المغناطيسية sputtتعافي طريقة، واخراج عينة من الغرفة.
  9. تزج العينة في السائل الأسيتون لعملية رفع قبالة الكيميائية نظافة بالموجات فوق الصوتية لإزالة مقاومة للضوء.
  10. ضبط الوقت التنظيف في 1 دقيقة لإزالة بدقة مقاومة للضوء، ومن ثم الحصول على مثل interdigitated-حزب العمال الكهربائي على الفيلم أكسيد الزنك رقيقة.

6. RTA عملية

  1. ضع كما التجهيز عينة حزب العمال / أكسيد الزنك في النظام RTA.
  2. استخدام مضخة ميكانيكية وصمام بوابة لضخ أسفل ضغط الغرفة RTA إلى 20 mTorr.
  3. الانتظار حتى يصل الضغط غرفة 20 mTorr، وتدفق غاز الأرجون عند 0.3 مل / ثانية في غرفة وضبط ضغط العمل من 5 عربة.
  4. بعد ذلك، تعيين معدل التسخين إلى 100 ​​درجة مئوية / دقيقة.
  5. ثم، يصلب العينة على 450 درجة مئوية لمدة 10 دقيقة.
  6. مرة واحدة صلب، والانتظار حتى يبرد العينة إلى RT، ثم تأخذ من العينة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

وأكسيد الزنك (0002) أفلام رقيقة مع ارتفاع ج -axis التوجه يفضل تم توليفها بنجاح على ركائز سي باستخدام نظام PECVD. استخدمت غاز ثاني أكسيد الكربون (CO 2) وdiethylzinc (DEZn) كما الأكسجين والزنك السلائف، على التوالي. وقد تميزت هيكل الكريستال أكسيد الزنك الأغشية الرقيقة التي كتبها حيود الأشعة السينية (الشكل 4)، مشيرا إلى أن الفيلم أكسيد الزنك رقيقة توليفها في 400 درجة مئوية مع أقوى (0002) حيود الذروة. عندما ارتفعت درجة الحرارة توليفها تصل إلى 500 درجة مئوية، وأصبحت (0002) حيود الذروة أضعف المرافق مع ظهور (10-10) حيود الذروة. بشكل خاص، فإن جميع القمم أكسيد الزنك الحيود تختفي عندما يتم ضبط درجة الحرارة توليفها في 600 درجة مئوية. لفي - الموقع كان يعمل التضامن الإماراتي لمراقبة التركيب الكيميائي البلازما أثناء عملية تصنيعه أكسيد الزنك (الشكل 5). وتشير النتائج إلى أن الزنك، O 2 (الشكل 6A-E). تم الحصول على السطح متجانس ومع توزيع صغير حجم الحبوب في 300 و 400 درجة مئوية. تم تحديد الخصائص البصرية من أكسيد الزنك الأغشية الرقيقة التي كتبها PL الأطياف (الشكل 7). وتشير النتائج إلى أن الأفلام أكسيد الزنك رقيقة تصنيعه في 300 و 400 درجة مئوية مما يدل على الانبعاثات البنك الاهلي المصري قوي ومع الانبعاثات DL يكاد يذكر. وبالإضافة إلى ذلك، فإن التحولات الانبعاثات البنك الأهلى لطول موجي قصير مع زيادة درجة حرارة 300-600 درجة مئوية. قياس النفاذية إلى أن الأغشية الرقيقة أكسيد الزنك توليفها في 200 و 300 و 400 درجة مئوية لديها الشفافية جيدة مع متوسط ​​النفاذية المرئية أعلى من 80٪ (الشكل 8A-B). ومن المثير للاهتمام، انخفضت نفاذية dramatأما من الناحية عندما تم زيادة درجات الحرارة توليفها حتى تتجاوز 500 درجة مئوية.

وقد تم التحقيق في أداء photodetector UV جنبا إلى جنب مع أكسيد الزنك طبقة رقيقة وحزب العمال القطب interdigitated. من خصائص، تم تعزيز تيار photodetector الواضح تحت إضاءة خفيفة، مقارنة مع أنه في ظل الظروف المظلمة (الشكل 9). وأيضا لوحظ أن I - منحنيات V متناظرة، والتي تعكس سلوك الاتصال MSM أومية بين أكسيد الزنك طبقة رقيقة والقطب حزب العمال. وقد تم قياس للالصورة الحالية استجابة تعتمد على الوقت من photodetector مع إطفاء وتشغيل ضوء الأشعة فوق البنفسجية (38 ميغاواط / سم 2) خمس مرات في انحياز 5V (الشكل 10).

الشكل 1
الشكل 1. رسم تخطيطي للبلازما تعزيز الأبخرة الكيميائية دنظام eposition. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 2
الشكل 2. رسم تخطيطي للphotodetector الأشعة فوق البنفسجية أكسيد الزنك استنادا جنبا إلى جنب مع حزب العمال القطب interdigitated. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3)
الشكل 3. مخطط تدفق عملية الطباعة الحجرية لحزب العمال القطب interdigitated ملفقة على الأفلام أكسيد الزنك توليفها على ركائز السيليكون. الخطوة (A) يستخدم لوحة الساخنة لخبز أكسيد الزنك طبقة رقيقة كما توليفها، في 150 درجة مئوية لمدة 10 دقيقة لإزالة الرطوبة السطحية. الخطوة (B) المعاطف تدور مقاومة للضوء على أكسيد الزنك طبقة رقيقة. الخطوة (C) لينة يخبز العينة أكسيد الزنك المغلفة مقاومة للضوء عند 105 درجة مئوية لمدة 90 ق لإزالة الزائدة مقاومة للضوء المذيبات. الخطوة (D) يعرض ضوء الأشعة فوق البنفسجية من خلال الضوئية الرئيسية لل2S. الخطوة (E) يستخدم المطور لإزالة مقاومة للضوء. الخطوة (F) يخبز الصعب العينة على 120 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة لجعل طبقة حماية أكثر دواما لإعداد المقبل الاخرق RF المغناطيسية. الخطوة (G) يستخدم الاخرق RF المغناطيسية لإيداع طبقة رقيقة حزب العمال على العينة المتقدمة. الخطوة (H) يستخدم الأسيتون لرفع قبالة العينة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

_upload / 53097 / 53097fig4.jpg "/>
الرقم 4. الأشعة السينية أنماط الحيود للأغشية رقيقة أكسيد الزنك توليفها في درجات حرارة التوليف مختلفة تراوحت بين 200 و تم المنبعثة من النحاس K إشعاع α (λ = 1.54 Å) 600 درجة مئوية الأشعة السينية. تم تعيين زاوية المسح من 30 س إلى 80 س، وكان حجم الخطوة 0.01 س وكان الوقت في خطوة 0.15 ثانية. يقع أكسيد الزنك (0002) حيود ذروتها في 34.24 س، في حين يقع على أكسيد الزنك (10-10) حيود ذروتها في 31.59 س. قمم الآخرين حيود تأتي من إشارات الركيزة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 5
الرقم 5. - الموقع OES الطيف للبلازما RF خلال أكسيد الزنك طبقة رقيقة توليفها في 400 درجة مئوية وقد أكدت البيانات من الإشارة 28. الإشارات القمم التي تقع في 449، 517 و 559 نانومتر يتم تحديد كأنواع CO. يتم تحديد الإشارات القمم التي تقع في 466، 471 و 482 نانومتر يتم تحديد كأنواع الزنك، و 634 نانومتر إلى 2 الأنواع O. يتم تحديد الإشارات المعقدة التي تقع في نطاق بين 325 و 430 نانومتر كأنواع تحلل DEZn. كانت المرة رصدها 7 ثانية. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (6)
الرقم 6. طائرة-عرض الصور SEM للأفلام رقيقة أكسيد الزنك توليفها على مختلف من درجات الحرارة التوليف الدقة، بما في ذلك (A) 200 (B) 300 (C) 400 (D) 500، و (E) 600 درجة مئوية، على التوالي. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 7
الرقم 7. RT PL الأطياف للأفلام رقيقة أكسيد الزنك توليفها في درجات حرارة التوليف مختلفة تراوحت 200-600 درجة مئوية وPL القياس المستخدمة 325 نانومتر والمضغوط ليزر أقل من 100٪ كفاءة قوة الليزر. كانت المرة التعرض 10 ثانية. كان اكتشاف مجموعة 325-750 نانومتر. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

يس "> الرقم 8
الرقم 8. بصري أطياف النفاذية للأفلام رقيقة أكسيد الزنك توليفها في درجات حرارة مختلفة التوليف (A) نموذجي أطياف النفاذية الضوئية قياس 400-800 نانومتر؛ (B) متوسط ​​قيم النفاذية بوصفها وظيفة من درجة حرارة التوليف. الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 9
الرقم 9. I -. الخصائص V من ملفقة أكسيد الزنك طبقة رقيقة على أساس photodetector الأشعة فوق البنفسجية وكان القياس تحت 325 نانومتر ضوء الأشعة فوق البنفسجية الإضاءة مع كثافة الطاقة من 38 ميغاواط / سم 2 (المنحنى الأحمر) وحالة الظلام (كان المنحنى الأسود)، والخصيتين في الجهد التحيز من -10 V إلى 10 V. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 10
الرقم 10. يعتمد وقت استجابة photocurrent لphotodetector الأشعة فوق البنفسجية أكسيد الزنك طبقة رقيقة القائمة. وقد نفذت قياس أكثر من 5 مرات تحول تبديل على / قبالة الدوائر في التحيز من 5 V تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية (38 ميغاواط / سم 2)، والذي بدوره على حد سواء كانت -on وبدوره قبالة الوقت من ضوء الأشعة فوق البنفسجية 10 ثانية. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

خطوات حاسمة والتعديلات

في الخطوة 1، وركائز يجب تنظيفها والخطوات 1،3-1،5 اتباعها للتأكد من عدم وجود الشحوم أو التلوث العضوية وغير العضوية على ركائز. فإن أي الشحوم أو التلوث العضوية وغير العضوية على سطح الركيزة الحد بشكل كبير من التصاق الفيلم.

الخطوة 2 هو الإجراء الأكثر أهمية قبل عملية إعداد فيلم أكسيد الزنك. DEZn هي سامة جدا ويتفاعل بعنف مع الماء وسهولة تشتعل على ملامسة الهواء. DEZn يجب أن يتم حقنه بعناية فائقة في اسطوانة الصلب ومن ثم ضخها الى 6 عربة فورا. في الخطوة 3، تأكد من أن كل معلمة التجريبية وخطوة يكتمل بدقة لأنه حتى إعدادات مختلفة قليلا سوف يؤدي إلى نتائج مختلفة.

خطوة 4 يجب أن تنفذ في مختبر الطباعة الحجرية وغرفة نظيفة لتجنب عدم ضوء الأشعة فوق البنفسجية الإضاءة ودأوست-pollutionor آثار تلوث الجسيمات. في الخطوة 5، يجب أن يرفع قوة DC امدادات الطاقة التفريغ ببطء. وإلا سيتم كسر هدف حزب العمال. في الخطوة 6، ينبغي أن توضع العينات في منتصف الغرفة هيئة الطرق والمواصلات لضمان أن العينة يمكن تسخينها بشكل موحد.

تحليل البيانات

درجة الحرارة توليفها معلمة حاسمة لتوليف جودة عالية ج -axis أكسيد الزنك طبقة رقيقة لأن معاملات التمدد الحراري والحرارية عدم تطابق تأثير السلالة مع الطاقة بينية بين الأغشية الرقيقة أكسيد الزنك والركيزة سي يمكن أن تؤثر تأثيرا كبيرا على توجيه البلورات. ويمكن أن يلاحظ بوضوح من أنماط XRD (الشكل 4). تم الحصول على أقوى أكسيد الزنك (0002) حيود الذروة عند 400 درجة مئوية، مما يشير إلى أن درجة الحرارة درجة حرارة توليفها الأمثل لتجميع ج -axis أكسيد الزنك طبقة رقيقة على سي الركيزة بطريقة PECVD. مع زيادة أخرىفي درجة حرارة توليفها يصل إلى 500 درجة مئوية، مما أدى إلى تدهور أكسيد الزنك جودة وضوح الشمس. وعلاوة على ذلك، تحويل فيلم أكسيد الزنك رقيقة إلى مرحلة غير متبلور عندما تم ضبط درجة الحرارة توليفها في 600 درجة مئوية. ويمكن الافتراض أن درجة حرارة عالية بشكل كاف (أي 400 درجة مئوية) يمكن أن توفر ما يكفي من الطاقة، وتعزيز قدرة الجزيئات للعثور على موقع مستقر وأدى في الفيلم أكسيد الزنك رقيقة ذات جودة عالية وضوح الشمس. في نفس الوقت، يتم تخفيض أيضا العيوب المشتركة بما في ذلك الشواغر، البينية، والاضطرابات في أكسيد الزنك. ومع ذلك، فإن أكسيد الزنك تتحلل إلى الزنك وO 2 الجزيئات عند الإفراط في درجة حرارة عالية (أي 500 و 600 درجة مئوية) كان يعمل 25. وعلاوة على ذلك، مختلف معاملات التمدد الحراري بين أكسيد الزنك (6.7 × 10 -6 K -1) 26 طبقة رقيقة وسي (4.18 × 10 -6 K -1) 27 الركيزة في 900 K سوف تسفر عن عدم تطابق شارع الحراريتأثير العين مع الطاقة بينية. الظواهر المذكورة أعلاه يمكن أن تتدهور نوعية وضوح الشمس من أكسيد الزنك رقيقة، مما أدى إلى الكريستالات أو مرحلة غير متبلور.

لرصد التركيب الكيميائي البلازما أثناء عملية تصنيعه أكسيد الزنك، وفي - وأجري الموقع OES تحليل الطيف للبلازما RF (الشكل 5). أظهرت نتيجة التحليل OES أن قمم الانبعاثات زد قوية الثلاثة ظهرت حول 475 نانومتر، وكانوا مصممين أخرى قمم الانبعاثات متميزة O 2 و CO الإشارات 28. وعلاوة على ذلك، يتم تحديد بعض القمم الانبعاثات معقدة تقع في نطاق بين 325 و 430 نانومتر كأنواع تحلل DEZn. وتشير المعلومات المفيدة المذكورة أعلاه أن OES هو أداة مفيدة لفي - الموقع رصد التركيب الكيميائي البلازما أثناء عملية تصنيعه.

وقد لاحظ الأشكال التضاريسية سطح الأفلام أكسيد الزنك رقيقة من قبل FE-SEM <قوية> (الشكل 6A-E). ويمكن ملاحظة أن أكسيد الزنك توليفها في 300 و 400 درجة مئوية عرض المكتظ مع الحبوب كروية ومع توزيع صغير الحجم الحبوب. مقارنة مع هذا الشرط توليفها، الأغشية الرقيقة أخرى أكسيد الزنك يحمل سطح غير منظم وغير منتظم، مما يدل على الكريستالات أو مرحلة غير متبلور. ومن الجدير بالذكر أن الصور SEM تتسق مع نتائج XRD السابقة.

تم تحديد الخصائص البصرية التي RT PL الطيف مع 325 نانومتر والمضغوط الليزر. من قياس PL (الشكل 7)، وتشير جميع الأفلام أكسيد الزنك رقيقة ذروة الانبعاثات البنك الأهلى المصرى قوية تقع في حوالي 375 نانومتر، وهو ما يرجع إلى إعادة التركيب من excitons خالية من خلال عملية الاصطدام الأكسيتون الأكسيتون 29. في وقت واحد، ويتم الحصول على قمم الانبعاثات واسعة ذات الصلة عيب DL يقع في حوالي 575 نانومتر عندما تم تعيين درجات الحرارة توليفها في 200 و 500 درجة مئوية. انها وجدت أيضا أن الانبعاثات البنك الأهلى المصرى لديه التحول الأزرقإلى موجات أقصر مع زيادة تصنيعه درجة الحرارة. بشكل عام، ويشار انبعاث DL إلى الشوائب والعيوب الهيكلية المختلفة في المرحلة أكسيد الزنك مثل الشغور الأكسجين والزنك فراغي 30، وblueshift يرجع إلى سلالة متباين الخواص المتبقية قوي في أكسيد الزنك طبقة رقيقة 31. ولذلك، تعكس النتائج PL أن درجة حرارة تصنيعه يمكن أن تؤثر تأثيرا كبيرا على الخصائص البصرية من أكسيد الزنك الأغشية الرقيقة. بين كل العينات أكسيد الزنك، وهما فقط عينات التي تم توليفها في 300 و 400 درجة مئوية تظهر NBE ذروة الانبعاثات تهيمن والانبعاثات DL يذكر المصاحبة لارتفاع (0002) XRD الحيود الذروة.

تم قياس الشفافية لجميع أكسيد الزنك الأغشية الرقيقة توليفها من قبل طيف النفاذية (الشكل 8A) ومتوسط ​​قيمة النفاذية لكل عينة أكسيد الزنك تم احتساب (الشكل 8B). متوسط ​​قيمة النفاذية للعينات أكسيد الزنك تصنيعه في 200، 300 لالثاني 400 درجة مئوية في المنطقة المرئية بأكملها حوالي 80٪، ولكن العينات توليفها في 500 و 600 درجة مئوية تظهر نفاذية منخفضة نسبيا، وخاصة بالنسبة للعينة أكسيد الزنك توليفها في 600 درجة مئوية. السبب في انخفاض نفاذية من عينة أكسيد الزنك توليفها في ارتفاع درجة الحرارة لا يزال غير واضح حتى الآن. ومع ذلك، فإن ارتفاع ج -axis قد تم الحصول عليها تفضيلية أكسيد الزنك التوجه مع شفافية عالية، مشيرا إلى أن الطابع يمكن أن تستخدم لعالية النفاذية، أكسيد الزنك الأجهزة البصرية الالكترونية المستقبلية القائمة.

لأن المرحلة أكسيد الزنك يمكن أن يمتص جزيئات الأكسجين في البيئة العامة ويلتفظ جزيئات الأكسجين تحت إضاءة الأشعة فوق البنفسجية، ويمكن استخدامه كما photodetector للأشعة فوق البنفسجية. يمكن أن جزيئات الأكسجين كثف على سطح أكسيد الزنك من خلال التقاط الإلكترونات الحرة من الفرقة التوصيل من أكسيد الزنك [O 2 + ه - → O 2 -]، والتي ينتج طبقة استنزاف بالقرب من السطح، مما يؤدي إلى تقليل إلى حد كبيرالتوصيل من أكسيد الزنك. عندما يضيء أكسيد الزنك عن طريق طاقة الفوتون أكثر من فجوة من أكسيد الزنك (أي ضوء الأشعة فوق البنفسجية)، سيتم إنشاء أزواج الإلكترونات حفرة [ح ʋ → ه - + ح +]. سوف شركات الطيران هذه من أزواج الإلكترونات حفرة تتحرك نحو السطح وتحييد جزيئات الأكسجين كثف [ح + + O 2 - → O 2]. يمكن للجزيئات الأكسجين تحييد يلتفظ جهد تشكيل سطح أكسيد الزنك، مما يجعل الزيادة التوصيل بشكل كبير. وبالتالي، وفقا لهذه النظرية، وارتفاع ج -axis كان يستخدم أكسيد الزنك طبقة رقيقة كطبقة الاستشعار لافتعال photodetector للأشعة فوق البنفسجية. وقد تم التحقيق خصائص الكشف عن الأشعة فوق البنفسجية من ملفقة حزب العمال / أكسيد الزنك photodetector وأكد من خلال قياس I - منحنى V مع وبدون الأشعة فوق البنفسجية ضوء الإضاءة والاستجابة photocurrent تعتمد على الوقت (الشكل 9 و 10). يمكن أن يكون السلوك متماثل واضح سbserved، تشير إلى أنه تم تحقيق الاتصال عالية الجودة أومية في واجهة حزب العمال / أكسيد الزنك بعد آخر صلب في الأرجون في 450 درجة مئوية قبل هيئة الطرق والمواصلات. وفقا لقياس I - V المنحنيات، والظلام الحالي حوالي 0.36 مللي أمبير والصور الحالي هو نحو 4.3 مللي أمبير في الساعة 5 V، مما يدل على الفرق الحالي بين الأشعة فوق البنفسجية مضيئة وشرط مظلم. لأن أداء photodetector UV يعتمد حاسمة في أوقات الاستجابة والإنعاش، تم تنفيذ استجابة الصور الحالية المعتمدة على الزمن. عادة ما يتم تعريف زمن الاستجابة كما الوقت للاقتراب 90٪ من الحد الأقصى الصورة الحالية، والوقت الانتعاش هو الوقت المناسب للتسوس إلى 10٪ من الحد الأقصى الصور الحالية. من قياس استجابة الصور الحالية التي تعتمد على الوقت، والاستجابة والانتعاش مرة حوالي 3 و 9 ق، على التوالي. وعلاوة على ذلك، تم تشغيل ضوء الأشعة فوق البنفسجية وإيقاف خمس مرات لاختبار الموثوقية. وفقا للمقاييس المذكورة أعلاه، وphotodetector الأشعة فوق البنفسجية أكسيد الزنك مقرها يظهر بسرعةresponsivity وموثوقية عالية، والتي يمكن استخدامها في تطوير المحتملة لتطبيق photodetector التجاري للأشعة فوق البنفسجية.

في الخلاصة، توفر هذه الدراسة وسيلة لتجميع عالية ج -axis التوجه تفضيلية أكسيد الزنك طبقة رقيقة على ركائز سي التي PECVD مع مراقبة دقيقة لدرجة حرارة المركبة. ج المثلى -axis تم توليفها أكسيد الزنك طبقة رقيقة على 400 درجة مئوية مما يدل على سمة تنافسية والوظيفية من حيث التركيب البلوري، والملكية البصرية، والشفافية في الضوء المرئي. وأكسيد الزنك photodetector فوق البنفسجية المستندة جنبا إلى جنب مع القطب interdigitated PT مع الاتصال أومية يسلك responsivity سريعة وموثوقية عالية تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية (38 ميغاواط سم -2) في التحيز من 5 V. هذا العمل الحالي يمكن أن يكون اتجاه القيم وتطبيقها في كل من البحوث والصناعة.

فوائد المحتملة وعيوب PECVD تقنية

البلازما تعزيز الكيميائيترسيب البخار كال (PECVD) هو تقنية مفيدة التي تم توظيفها لتجميع أفلام رقيقة من ولاية البخار إلى الحالة الصلبة على ركائز. ونشأت البلازما عموما DC أو RF امدادات الطاقة بين القطب دش يستخدم عادة كأكبر الكهربائي ومرحلة عينة عادة تستخدم القطب السفلي، على التوالي. يتم تعبئة الفراغ بين هذه الأقطاب مع اثنين من التفاعلات الكيميائية من الغازات المتفاعلة. التوجه الكريستال وتوزيع العينة يعتمد على حالة التوليف ونسبة السلائف المتفاعلة. على سبيل المثال، DEZn وCO 2 كما تم استخدام السلائف لتوفير الزنك والأكسجين مصادر لتوليف أكسيد الزنك طبقة رقيقة، على التوالي. ومن الواضح أن البلازما هي السمة الرئيسية في هذه التقنية. من خلال المساعدة تعزيز البلازما، والذرات أو الجزيئات المتفاعلة المتأينة التي تنتشر بشكل فعال على سطح الركيزة، ومن ثم تتفاعل بسهولة مع الذرات أو الجزيئات المتأينة المجاورة لتشكيل configuratio كثيفة عاليةفيلم ن رقيقة. ونتيجة لذلك، يمكن أن تتعرض لها في جميع العينات لحيوية القصف أيون خلال عملية التوليف.

لأن رد الفعل البلازما يحدث تباعا خلال عملية التوليف، والفوائد الرئيسية لتقنية PECVD ما يلي: (أ) انخفاض درجة الحرارة التوليف، تقريبا جميع العينات يمكن توليفها في درجة حرارة منخفضة (100-450 درجة مئوية)، (ب) ارتفاع حالة نسبة الارتفاع متوفرة (إذا كان استخدام البلازما عالية الكثافة)، (ج) ارتفاع معدل الترسيب، (د) RF دش بالطاقة مع توصيل الغاز الأمثل، وتوفر المعالجة البلازما موحد، (ه) جيد رقيقة التوحيد سطح الفيلم، و (و) الكيميائية هيكل تكوين يمكن التحكم بدقة.

ومع ذلك، فإن تقنية PECVD ينطوي على تفاعل كيميائي وكثافة عالية القصف البلازما، ولها بعض القيود والعوائق. العملية برمتها سوف تنتج عددا كبيرا من الملوثات الكيميائية والجسيمات، والمطلوب التعامل الدقيق والمناسب. ارتفاعغازات نقية ضرورية في هذه التقنية، وبالتالي فإن الحد من السلائف محددة مثل DEZn التي يمكن معالجتها في الحل. إذا لم يكن مصدر القدرة على حل في بعض المذيبات لإعداد السلائف متقلبة، فإن الغاز الناقل يتم تسليم الغاز كاشف في الغرفة للقيام التوليف. وعلاوة على ذلك، على الرغم من كثافة عالية القصف البلازما يمكن أن تحسن التوحيد وجودة رقيقة، سيتم إنشاء الإجهاد المتبقية عالية مما أدى إلى اختراق طبقة رقيقة. أيضا، هذه التقنية تحتاج إلى DC أو RF نظام امدادات الطاقة الزائدة مما يؤدي إلى أعلى قليلا في التكلفة مقارنة مع ترسيب الأبخرة الكيميائية التقليدية (الأمراض القلبية الوعائية).

الاتجاهات والتطبيقات المستقبلية

العديد من المعلمات عملية مثل ضغط العمل، تكوين الغازات، ومعدل تدفق الغاز والطاقة RF، المتفاعلة السلائف وغيرها كلها مترابطة لتوليف أغشية رقيقة في تقنية PECVD. وقد تمت دراسة تغير درجة الحرارة توليف فقط فيقدم هذا البحث. لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتطلب لمواصلة التحقيق في القيود وقدرات في هذه التقنية. على سبيل المثال، يمكن تكوين الغاز تختلف رياضيات الكيمياء من الأغشية الرقيقة وضغط العمل يمكن أن تؤثر على متوسط ​​المسار الحر من الغازات المتأينة، والتي سوف تسفر متنوعة رقيقة التكوين الفيلم. ولذلك، فإن العمل في المستقبل يحتاج للمزيد من فهم كيفية التعامل مع نوعية الكريستال أو من خلال خصائص المعلمات المذكورة أعلاه.

تم تقنية PECVD تستخدم على نطاق واسع في تصنيع وتركيب الأغشية الرقيقة على أشباه الموصلات التي عادة ما يتطلب انخفاض درجة الحرارة العملية. وقد سمح للطريقة PECVD وتستخدم لتجميع رقيقة على ركائز بوليمر، والتي أيضا يمكن أن تستخدم في مرونة تطبيق الأجهزة. بالإضافة إلى تطبيق درجة حرارة منخفضة، قمنا ملفقة بالفعل غير القطبية أكسيد الزنك طبقة رقيقة من خلال زيادة درجة حرارة التوليف، والتي يمكن استخدامها في المهزومةح-كفاءة ضوء الصمام الثنائي (LED) أو تكنولوجيا الاستشعار البيئية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

وأيد هذا العمل ماليا من قبل وزارة العلوم والتكنولوجيا والمجلس الوطني للعلوم في جمهورية الصين (غ العقد. NSC 101-2221-E-027-042 وNSC 101-2622-E-027-003-CC2). DH وي بفضل الجامعة الوطنية تايبيه للتكنولوجيا (تايبه TECH) لجائزة الدكتور شيختمان جائزة.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
RF power supply ADVANCED ENERGY RFX-600
Butterfly valve MKS 253B-1-40-1
Mass flow controller PROTEC INSTRUMENTS PC-540
Pressure controller MKS 600 series 
Heater UPGRADE INSTRUMENT CO. UI-TC 3001
Sputter gun AJA INTERNATIONAL A320-HA
DEZn 1.5M ACROS ORGANIC USA, New Jersey also called Diethylzinc (C2H5)2Zn
Spin coater  SWIENCO PW - 490
I-V measurement Keithley Model: 2400
Photocondutive measurement  Home-built
UV light sourse Panasonic ANUJ 6160
Mask aligner Karl Suss MJB4
Photoresist Shipley a Rohm & Haas company S1813
Developer Shipley a Rohm & Haas company MF319
Silicon wafer E-Light Technology Inc 12/0801
Glass substrate CORNING 1737 P-type / Boron

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Choppali, U., Kougianos, E., Mohanty, S. P., Gorman, B. P. Influence of annealing on polymeric derived ZnO thin films on sapphire. Thin Solid Films. 545, 466-470 (2013).
  2. Bedia, F. Z., et al. Effect of tin doping on optical properties of nanostructured ZnO thin films grown by spray pyrolysis technique. J. Alloy. Compd. 616, 312-318 (2014).
  3. Liu, W. S., Wu, S. Y., Hung, C. Y., Tseng, C. H., Chang, Y. L. Improving the optoelectronic properties of gallium ZnO transparent conductive thin films through titanium doping. J. Alloy. Compd. 616, 268-274 (2014).
  4. Baik, K. H., Kim, H., Kim, J., Jung, S., Jang, S. Nonpolar light emitting diode with sharp near-ultraviolet emissions using hydrothermally grown ZnO on p-GaN. Appl. Phys. Lett. 103, 091107 (2013).
  5. Han, S. J., Huang, W., Shi, W., Yu, J. S. Performance improvement of organic field-effect transistor ammonia gas sensor using ZnO/PMMA hybrid as dielectric layer. Sens Actuator B-Chem. 203, 9-16 (2014).
  6. Chizhov, A. S., et al. Visible light activated room temperature gas sensors based on nanocrystalline ZnO sensitized with CdSe quantum dots. Sens Actuator B-Chem. 205, 305-312 (2014).
  7. Li, C., et al. Effects of substrate on the structural, electric and optical properties of Al-doped ZnO films prepared by radio frequency magnetron sputtering. Thin Solid Films. 517, 3265-3268 (2009).
  8. Ellmer, K. Resistivity of polycrystalline zinc oxide films: current status and physical limit. J. Phys. D: Appl. Phys. 34, 3097 (2001).
  9. Wang, F. G., et al. optical and electrical properties of Hf-doped ZnO transparent conducting films prepared by sol-gel method. J. Alloy. Compd. 623, 290-297 (2015).
  10. Senay, V., et al. ZnO thin film synthesis by reactive radio frequency magnetron sputtering. Appl. Surf. Sci. 318, 2-5 (2014).
  11. Chi, P. W., Su, C. W., Jhuo, B. H., Wei, D. H. Photoirradiation caused controllable wettability switching of sputtered highly aligned c-axis-oriented zinc oxide columnar films. Int. J. Photoenergy. 2014, 765209 (2014).
  12. Jamal, R. K., Hameed, M. A., Adem, K. A. Optical properties of nanostructured ZnO prepared by a pulsed laser deposition technique. Mater. Lett. 132, 31-33 (2014).
  13. Kobayashi, T., Nakada, T. Effects of post-deposition on transparent conductingZnO:B thin films grown by MOCVD. Jpn. J. Appl. Phys. 53, 05FA03 (2014).
  14. Chao, C. H., et al. Postannealing effect at various gas ambients on ohmic contacts of Pt/ZnO nanobilayers toward ultraviolet photodetectors. Int. J. Photoenergy. 2013, 372869-1155 (2013).
  15. Barankin, M. D., Gonzalez II, E., Ladwig, A. M., Hicks, R. F. Plasma-enhanced chemical vapor deposition of zinc oxide at atmospheric pressure and low temperature. 91, 924-930 (2007).
  16. Fons, P., et al. Uniaxial locked epitaxy of ZnO on the α face of sapphire. Appl. Phys. Lett. 77, 1801 (2000).
  17. Ko, H. J., Chen, Y., Hong, S. K., Yao, T. akafumi MBE growth of high-quality ZnO films on epi-GaN. J. Cryst. Growth. 209, 816-821 (2000).
  18. Park, D. J., Lee, J. Y., Park, T. E., Kim, Y. Y., Cho, H. K. Improved microstructural properties of a ZnO thin film using a buffer layer in-situ annealed in argon ambient. Thin Solid Films. 515, 6721-6725 (2000).
  19. Kim, M. S., et al. Nitrogen-passivation effects of Si substrates on the properties of ZnO epitaxial layers grown by using plasma-assisted molecular beam epitaxy. J. Korean Phys. Soc. 56, 827-831 (2010).
  20. Li, G. M., Zhang, J. W., Hou, X. Temperature dependence of performance of ZnO-based metal-semiconductor-metal ultraviolet photodetectors. Sens. Actuator A-Phys. 209, 149-153 (2014).
  21. Wang, X. F., et al. superhigh gain visible-blind UV detector and optical logic gates based on nonpolar a-axial GaN nanowire. Nanoscale. 6, 12009-12017 (2014).
  22. Inamdar, S. I., Rajpure, K. Y. High-performance metal-semiconductor-metal UV photodetector based on spray deposited ZnO thin films. J. Alloy. Compd. 595, 55-59 (2014).
  23. Tian, C. G., et al. Effects of continuous annealing on the performance of ZnO based metal-semiconductor-metal ultraviolet photodetectors. Mater. Sci. Eng. B-Adv. Funct.Solid-State Mater. 184, 67-71 (2014).
  24. Chen, H. Y., et al. Realization of a self-powered ZnO MSM UV photodetector with high responsivity using an asymmetric pair of Au electrodes. J. Mater. Chem. C. 2, 9689-9694 (2014).
  25. Subramanyam, T. K., Srinivasulu Naidu,, S,, Uthanna, S. Effect of substrate temperature on the physical properties of DC reactive magnetron sputtered ZnO films. Opt. Mater. 13, 239-247 (1999).
  26. Iwanaga, H., Kunishige, A., Takeuchi, S. Anisotropic thermal expansion in wurtzite-type crystals. J. Mater. Sci. 35, 2451-2454 (2000).
  27. Okaji, M. Absolute thermal expansion measurements of single-crystal silicon in the range 300-1300 K with an interferometric dilatometer. Int. J. Thermophys. 9, 1101-1109 (1988).
  28. Pearse, R. W. B., Lichtenberg, A. J. The identification of molecular spectra. , 4th ed, Chapman and Hall. (1976).
  29. Chao, C. H., Wei, D. H. Growth of non-polar ZnO thin films with different working pressures by plasma enhanced chemical vapor deposition. Jpn. J. Appl. Phys. 53, 11RA05 (2014).
  30. Lin, B., Fu, Z., Green Jia, Y. luminescent center in undoped zinc oxide films deposited on silicon substrate. Appl. Phys. Lett. 79, 943-945 (2001).
  31. Koida, T., et al. Radiative and nonradiative excitonic transitions in nonpolar (110) and polar (000) and (0001) ZnO epilayers. Appl. Phys. Lett. 84 (110), 1079 (2004).

Tags

الهندسة، العدد 104، أكسيد الزنك رقيقة،
توليف وتوصيف عالية ج المحور أكسيد الزنك رقيقة بواسطة البلازما المحسن الأبخرة الكيميائية نظام ترسب و photodetector تطبيق الأشعة فوق البنفسجية لها
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Chao, C. H., Wei, D. H. Synthesis… More

Chao, C. H., Wei, D. H. Synthesis and Characterization of High c-axis ZnO Thin Film by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition System and its UV Photodetector Application. J. Vis. Exp. (104), e53097, doi:10.3791/53097 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter