Přejít k obsahu


Effect of annealing on properties of sputtered and nitrogen-implanted ZnO:Ga thin films

Citace: [] SHTEREVA, K., TVAROŽEK, V., NOVOTNÝ, I., ŠUTTA, P., MILOSAVLJEVIC, M., VINCZE, A., VOJS, M., FLICKYNGEROVÁ, S. Effect of annealing on properties of sputtered and nitrogen-implanted ZnO:Ga thin films. EPJ Photovoltaics, 2012, roč. 2012, č. 3, s. 35003p1-p6. ISSN: 2105-0716
Druh: ČLÁNEK
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Effect of annealing on properties of sputtered and nitrogen-implanted ZnO:Ga thin films
Rok vydání: 2012
Autoři: Krasimira Shtereva , Vladimír Tvarožek , Ivan Novotný , Doc. RNDr. Pavol Šutta Ph.D. , M. Milosavljevic , Andrej Vincze , Marián Vojs , Soňa Flickyngerová
Abstrakt CZ: Tenké vrstvy galiem dopovaného oxidu zinečnatého byly deponovány na skleněné podložky (Corning) vf diodovým naprašováním a potom do nich byl implantován dusík s energií iontů 180 keV a dávkou 1x10^15÷2x10^16 cm-2. Vrstvy byly po implantaci tepelně zpracované v kyslíkové a dusíkové atmosféře při různých teplotách a po různou dobu. Byl zkoumán vliv tepelného zpracování na mikrostrukturu, typ a rozsah vodivosti a optické vlastnosti. Po-implantační žíhání na teplotě 550°C způsobilo n-typ vodivosti vrstev s vysokou koncentrací volných elektronů 1,4x10^20 cm-3. Dále bylo zjištěno, že parametry žíhání měly významný dopad na vlastnosti vrstev. Vodivost p-typu s koncentrací děr 2,8x10^19 cm-3 a pohyblivostí 0,6 cm2/(V.s) byla zjištěna u vzorků implantovaných dávkou 1x10^16 cm2 po rychlém tepelném žíhání v dusíkové atmosféře na teplotě 400°C. Optická propustnost všech vrstev byla větší než 84% v spektrálním rozsahu 390-1100 nm. Profil koncentrace komplexů 30NO- měřený pomocí SIMS dobře aproximuje Gaussův profil iontové implantace. Rentgenová difrakce potvrdila polykrystalickou strukturu vrstev s přednostní orientací krystalitů ve směru osy c. V závislosti na podmínkách žíhání byl zjištěn nárůst velikosti krystalitů 25÷42 nm a pokles střední mikrodeformace 1.19x10^-2÷6,5x10^-3.
Abstrakt EN: Thin films of gallium-doped zinc oxide (ZnO:Ga) were deposited on Corning glass substrates by rf diode sputtering and then implanted with 180 keV nitrogen ions in the dose range of 1×10^15 ÷2×10^16 cm?2. After the ion implantation, the films were annealed under oxygen and nitrogen ambient, at different temperatures and time, and the effect on their microstructure, type and range of conductivity, and optical properties was investigated. Post-implantation annealing at 550°C resulted in n-type conductivity films with the highest electron concentration of 1.4×10^20 cm?3. It was found that the annealing parameters had a profound impact on the film?s properties. A p-type conductivity (a hole concentration of 2.8×10^19 cm?3, mobility of 0.6 cm2/(V s) was observed in a sample implanted with 1 × 10^16 cm?2 after a rapid thermal annealing (RTA) in N2 at 400°C. Optical transmittance of all films was >84% in the wavelength range of 390?1100 nm. The SIMS depth profile of the complex 30NO? ions reproduces well a Gaussian profile of ion implantation. XRD patterns reveal a polycrystalline structure of N-implanted ZnO:Ga films with a c-axis preferred orientation of the crystallites. Depending on the annealing conditions, the estimated crystallite size increased 25 ÷ 42 nm and average micro-strains decreased 1.19 × 10^?2 ÷ 6.5 × 10^?3 respectively.
Klíčová slova

Zpět

Patička