Síntese e Caracterização de alta c-eixo ZnO Thin Film por Plasma aprimorado Chemical Vapor Deposition Sistema e sua Aplicação Photodetector UV

Resumo

Oferecemos um método para sintetizar diretamente filme fino de ZnO de alto eixo c (0002) por deposição de vapor químico aprimorada por plasma. O filme fino de ZnO sintetizado combinado com eletrodo interdigitado de Pt foi utilizado como camada sensora para fotodetector ultravioleta, apresentando alto desempenho através de uma combinação de sua boa responsividade e confiabilidade.

Resumo

Neste estudo, o óxido de zinco (ZnO), películas finas com alta -axis C (0002) orientação preferencial, foram com sucesso e eficazmente sintetizado em silício (Si) substratos através de diferentes temperaturas sintetizados utilizando deposição de vapor químico de plasma melhorado sistema (PECVD). Os efeitos de diferentes temperaturas sintetizados sobre a estrutura de cristal, morfologia de superfície e propriedades ópticas têm sido investigados. A difracção de raios-X (DRX) padrões indicou que a intensidade de pico (0002) tornou-se mais forte de difracção com o aumento da temperatura até 400 sintetizado ^{o C.} A intensidade de difração (0002) tornou-se mais fraca pico gradualmente acompanhando com aparência de (10-10) pico de difração como a temperatura sintetizado até superior a 400 ^{o C.} A RT fotoluminescência (PL) espectros exibiu uma forte perto de banda-edge (NBE) emissão observada em cerca de 375 nm e uma emissão desprezível de nível profundo (DL), localizado a cerca de 575 nm under alta c -axis ZnO filmes finos. Microscopia eletrônica de varredura de emissão de campo (FE-SEM) revelou imagens da superfície homogênea e com pequena granulometria. Os filmes finos de ZnO também foram sintetizados sobre substratos de vidro sob os mesmos parâmetros para medir a transmitância.

Para efeitos de aplicação ultravioleta (UV) fotodetector, a platina interdigitada (Pt) de filme fino (espessura ~ 100 nm) fabricada através de processo de litografia óptica convencional e de rádio frequência (RF) pulverização catódica. A fim de atingir o contacto óhmico, o dispositivo foi recozido em circunstâncias de árgon a 450 ^{° C} por um sistema de tratamento térmico rápido (RTA) durante 10 min. Após as medições sistemáticas, a corrente-tensão (I - V) Curva de foto e resultados de resposta fotocorrente correntes dependentes do tempo e escuras exibiu uma boa responsividade e fiabilidade, o que indica que a elevada c -axis ZnO película fina é uma camada de detecção adequadofotodetector para aplicação de UV.

Introdução

ZnO é um material semicondutor funcional wide-band-gap promissor, devido às suas propriedades únicas, como alta estabilidade química, baixo custo, não-toxicidade, baixo limiar de energia para o bombeamento óptico, gap direto largo (3,37 eV) a TA e grande éxciton energia de ~ 60 meV ^1-2 vinculativo. Recentemente, ZnO filmes finos têm sido utilizados em muitos campos de aplicação, incluindo óxido condutor (TCO) películas transparentes, dispositivo emissor de luz azul, transistores de efeito de campo, e sensores de gás ^3-6. Por outro lado, ZnO é um material candidato a substituir o óxido de índio e estanho (ITO), devido à índio e estanho sendo rara....

Protocolo

1. Preparação do Substrato e Limpeza

1. Cortar 10 mm substratos de silício x 10 mm a partir de Si (100) wafer.
2. Cortar 10 mm x 10 mm substratos de vidro.
3. Use limpeza ultra-sónica para limpar os substratos de silício e vidro com acetona durante 10 min, o álcool durante 10 min, e em seguida, isopropanol, durante 15 min.
4. Lavar os substratos com água deionizada (DI) de água três vezes.
5. Seque os substratos com uma arma de azoto.

2. DEZn preparação e conservação

Nota: dietilzinco _(C 2 H _{5) 2} Zn, também chamado DEZn, é um composto de organo zinc....

Resultados

O ZnO (0002) filmes finos com elevado c -axis orientação preferencial foram sintetizados com sucesso para os substratos de Si usando o sistema de PECVD. O dióxido de carbono (CO _{2) e o} dietil-zinco (DEZn) foram usados ​​como precursores de oxigénio e zinco, respectivamente. A estrutura de cristal de filmes finos de ZnO foi caracterizada por difracção de raios-X (Figura 4), ​​indicando que a película fina de ZnO sintetizados a 400 ^{° C} com o pico mais forte (0002) difracção........

Discussão

As etapas críticas e modificações

Na etapa 1, os substratos devem ser completamente limpas e os passos 1.3 a 1.5 seguido para se certificar de que não há nenhuma gordura ou contaminações orgânicos e inorgânicos sobre os substratos. Qualquer gordura ou contaminações orgânicos e inorgânicos na superfície do substrato irão reduzir significativamente a adesão da película.

Passo 2 é o procedimento mais importante antes de o processo de preparação filme ZnO. DEZn é mui.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Fonte de alimentação RF	ADVANCED ENERGY	RFX-600
Válvula borboleta	MKS	253B-1-40-1
Controlador de fluxo de massa	PROTEC INSTRUMENTS	PC-540
Controlador de pressão	MKS	série 600
Aquecedor	UPGRADE INSTRUMENT CO.	Pistola de pulverização UI-TC 3001
	AJA INTERNATIONAL	A320-HA
DEZn 1.5M	ACROS ORGANIC USA, New Jersey		também chamado de Dietilzinco (C2H5)2Zn
Revestidor de spin	SWIENCO	PW - Medição 490
I-V	Keithley	Modelo: 2400
Medição fotocondutiva	Luz UV caseira
sourse	Panasonic	ANUJ 6160
Máscara alinhador	Karl Suss	MJB4
Fotorresistente	Shipley a Rohm & Empresa Haas	S1813
Desenvolvedor	Shipley a Rohm & Haas company	MF319
Bolacha de silício	E-Light Technology Inc	12/0801
Substrato de vidro	CORNING	1737	tipo P / Boro