Síntesis y Caracterización de alta eje c ZnO Thin Film por Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition System y su Fotodetector Aplicación UV

Summary

Ofrecimos un método para sintetizar directamente una película delgada de ZnO de alto eje c (0002) mediante deposición química de vapor mejorada con plasma. La película delgada de ZnO sintetizada combinada con el electrodo interdigitado de Pt se utilizó como capa de detección para el fotodetector ultravioleta, mostrando un alto rendimiento a través de una combinación de su buena capacidad de respuesta y confiabilidad.

Abstract

En este estudio, óxido de zinc (ZnO) con películas delgadas de alta eje x (0002) orientación preferencial c se han sintetizado con éxito y eficacia sobre sustratos de silicio (Si) a través de diferentes temperaturas sintetizados mediante el uso de plasma mejorado sistema de deposición de vapor químico (PECVD). Los efectos de diferentes temperaturas sintetizados en la estructura cristalina, morfologías de superficie y propiedades ópticas han sido investigados. La difracción de rayos X (XRD) indicó que la intensidad de pico (0002) de difracción se hizo más fuerte al aumentar la temperatura hasta 400 sintetizado ^{o C.} La intensidad de difracción de (0002) pico convirtió gradualmente más débil que acompaña con apariencia de (10-10) pico de difracción como la temperatura sintetizado hasta más de 400 ^{° C} El RT de fotoluminiscencia (PL) espectros exhibió una fuerte cercana a la banda de punta (NBE) emisión observa en alrededor de 375 nm y una insignificante nivel de profundidad (DL) de emisión situada en alrededor de 575 nm under alta eje c ZnO películas delgadas. Imágenes Campo microscopía electrónica de barrido de emisión (FE-SEM) revelaron la superficie homogénea y con una pequeña distribución de tamaño de grano. Las películas delgadas de ZnO también se han sintetizado sobre sustratos de vidrio bajo los mismos parámetros para la medición de la transmitancia.

Para los fines de aplicación ultravioleta (UV) fotodetector, el platino interdigitados (Pt) de película delgada (espesor de ~ 100 nm) fabricado a través de proceso de litografía óptica convencional y la frecuencia de radio (RF) de pulverización catódica magnetrón. Con el fin de alcanzar el contacto óhmico, el dispositivo fue recocida en circunstancias de argón a 450 ^{° C} por el sistema de recocido térmico rápido (RTA) durante 10 min. Después de las mediciones sistemáticas, la corriente-voltaje (I - V) de la curva de foto y resultados de respuesta fotocorriente actuales y dependientes del tiempo oscuros exhibió una buena capacidad de respuesta y la fiabilidad, lo que indica que la alta eje c ZnO película delgada es una capa de detección adecuadopara la aplicación fotodetector UV.

Introduction

ZnO es un material semiconductor funcional de banda ancha-gap prometedor debido a sus propiedades únicas, tales como alta estabilidad química, de bajo coste, no toxicidad, de bajo umbral de potencia para el bombeo óptico, banda prohibida directa de ancho (3,37 eV) a TA y grandes excitón energía de enlace de ~ 60 meV ^1-2. Recientemente, ZnO películas delgadas se han empleado en muchos campos de aplicación, incluyendo películas transparentes de óxido conductor (TCO), dispositivo que emite luz azul, transistores de efecto de campo, y los sensores de gas ^3.6. Por otro lado, ZnO es un material candidato para reemplazar el óxido de indio y estaño (ITO....

Protocol

1. Preparación y limpieza del soporte

1. Cortar sustratos de silicio 10 mm x 10 mm a partir de Si (100) de la oblea.
2. Cortar 10 mm x 10 mm sustratos de vidrio.
3. Use limpiador ultrasónico para limpiar los sustratos de silicio y vidrio con acetona durante 10 min, alcohol durante 10 min, y luego isopropanol durante 15 min.
4. Enjuague los sustratos con desionizada (DI) tres veces.
5. Seque los sustratos con una pistola de nitrógeno.

2. Preparación DEZn y Preservación

Nota: dietilcinc (C ₂ H _{5) 2} Zn, también llamado DEZn, es un compuesto orgánico de....

Results

El ZnO (0002) películas delgadas con alta eje c orientación preferida se han sintetizado con éxito sobre los sustratos de Si mediante el sistema de PECVD. El dióxido de carbono (CO ₂₎ y el dietilzinc (DEZn) fueron utilizados como precursores de oxígeno y zinc, respectivamente. La estructura cristalina de las películas delgadas de ZnO se caracterizó por difracción de rayos X (Figura 4), ​​indicando que la película delgada ZnO sintetizó a 400 ^{° C} con el pico (0002) de difrac.......

Discussion

Los pasos críticos y modificaciones

En el paso 1, los sustratos deben limpiarse a fondo y los pasos 1.3 a 1.5 seguido para asegurarse de que no hay grasa o contaminaciones orgánicas e inorgánicas en los sustratos. Cualquier grasa o contaminaciones orgánicos e inorgánicos en la superficie del sustrato reducirá significativamente la adherencia de la película.

Paso 2 es el procedimiento más importante antes de que el proceso de preparación de la película de ZnO. DEZ.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Fuente de alimentación RF	ENERGY	RFX-600
Válvula de mariposa	MKS	253B-1-40-1
Controlador de flujo másico	PROTEC INSTRUMENTS	PC-540
Controlador de presión	MKS	serie 600
Calefactor	UPGRADE INSTRUMENT CO.	UI-TC 3001
Pistola de pulverización catódica	AJA INTERNATIONAL	A320-HA
DEZn 1.5M	ACROS ORGANIC USA, New Jersey		también llamado Diethylzinc (C2H5)2Zn
Spin coater	SWIENCO	PW - 490
I-V medición	Keithley	Modelo: 2400
Medición fotocondujlente	de
mascarilla	Karl Suss	MJB4
	Empresa Haas	S1813
Promotor	Shipley a Rohm & Empresa Haas	MF319
Oblea de silicio	E-Light Technology Inc	12/0801
Sustrato de vidrio	CORNING	1737	Tipo P / Boro