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国际先进研究期刊》的研究在电子、电子、仪表工程

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制备和表征Al-doped氧化锌薄膜,离子束辅助沉积的分子束外延

Se-Young崔1,Kyoon崔2和金唱金3
  1. 助理教授,高级材料科学与工程学院大学,延世大学,首尔120 - 749,韩国
  2. 助理教授,部门(分支KICET,(韩国陶瓷工程技术研究所),(467 - 843年,韩国
  3. 延世大学研究生,高级材料科学与工程学院大学,延世大学,首尔120 - 749,韩国
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国际先进研究期刊》的研究在电子、电子、仪表工程

文摘

Al-doped氧化锌薄膜沉积在玻璃基板在室温下通过离子束辅助分子束外延沉积。水晶有棉絮的、微观结构、表面粗糙度、电气和光学薄膜的繁华了沉积参数的函数如离子能量。Al-doped氧化锌晶体薄膜的微观结构非晶玻璃基板是密切相关的氧离子能量轰击在生长表面的电影可以分为两类:1)增强原子迁移率在低能量离子轰击。2)表面在高高能离子轰击辐射损伤的影响。大尺寸的晶粒结构获得了电影中沉积在300 ev。增加离子能量600 ev,大尺寸晶粒结构的改变晶粒结构。在高能离子轰击600 ev,然而,只观察到颗粒结构。沉积薄膜的电特性是显著相关的微观结构的变化和水晶有棉絮的。Al-doped氧化锌薄膜的大尺寸晶粒结构有良好的电气性能比晶粒结构,由于晶界散射减少在大尺寸结构与小型谷物。Al-doped氧化锌薄膜的光学光致发光是依赖于晶粒尺寸。

关键字
离子束辅助分子束外延,Al-doped氧化锌透明导电氧化物

介绍
随着现代赈灾发言人timeA¢€Ÿ年代变化成信息和交流的时代,多媒体的时代已经到来。因此,发展众多显示设备和光学记录设备加速,研究这些材料是现在非常活跃的电子照片。
特别是自从使用氮化镓发光显示成功实现在1990年中期,半导体外延薄膜研究发展和加速,电子光学性质,最近,研究新型半导体材料作为显示设备的核心技术和DVD正在进行的美国和日本等发达国家。其中,主要用于透明电极现在ITO薄膜(氧化铟锡)。在可见光波段高透明度(-90%在550海里)、低电导率(¯½ž2×10-4Ωcm),和高功函数,ITO(氧化铟锡)被广泛用作透明电极在有机EL (OLED),太阳能电池,LCD(液晶显示器)。[1]然而,ITO薄膜有严重的问题,如生产成本高,其原料,和属性更改事件恶化的等离子体。(2 - 3)
Al-doped氧化锌越来越关注下一代半导体的材料来取代氮化镓。因为Al-doped氧化锌薄膜,¢…¡¢——一个…¥家庭氧化物半导体的光学带隙3.37 ev和高激子能量(59兆电子伏),其振荡强度足够高来取代以前的氮化镓(21兆电子伏)和奈米(20兆电子伏)。因此,它是一种氧化物半导体多研究光学设备如LED(发光二极管),良好的照明效率或LD(激光二极管),透明电极等平面显示器,和紫外线光接收元件。一般来说,氧化锌薄膜压电材料和高被广泛用作压电晶体弹性表面元素或元素因为光电高系数和折射系数。[4]因为绿色带边沿附近发射和发射(NBE)由于氧化锌缺陷是由雷诺等人在1996年发射机制类似于黄带边沿附近发射和发射(NBE)由于GaN缺陷,正在积极研究进展有机化学汽相淀积(金属)[5],华盛顿特区和水磁控溅射[6],喷雾热解法[7]、脉冲激光沉积[8]。一般来说,当一个透明电极沉积过程提高透明电极的电子和光学性质是由加热板200范围的一个¢„ƒ-500 a¢„ƒ,治疗与氧等离子体气相沉积之前,董事会或气相沉积前退火工艺。然而,这个过程并不适用作为有机发光显示或基于塑料透明电极,因为它有低导电性和高透光率,很难获得一个透明电极低温过程中通过执行。
最近,越来越多的兴趣应用有机基质代替玻璃基板广泛用于液晶显示设备,许多教授,研究员等等。因此,开发基于电影的低温透明电极在平坦的表面粗糙度,低导电性和高透光率仍然被认为是一个有意义的应用行业的挑战。目前,一些科学家正在进行离子束辅助沉积的过程中,形成一个透明电极低温和获取透光率超过85%,低电阻(¯½ž2×10-4Ωcm)。[9]
IBAD-MBE(离子束辅助分子束外延)的方法,该方法利用离子束辐照效应通过离子辐射能量在薄膜生长过程中,并作为一个重要的优势意味着控制沉积薄膜的物理和化学性质,因为它是可以控制参数的离子束,离子通量,离子束的能量,离子束类型和离子束方向独立于气相沉积薄膜的方法。利用离子束辅助沉积(IBAD),它是可能精确地控制最终的材料属性等微观结构,non-stoichiometry,结晶度,因此这部电影将有很高的密度,光滑的形态学和强劲的依从性薄膜和衬底之间。[10]
然而,尽管IBAD-MBE反应的优点,只有研究材料溅射氧化锌氧化物的方法或热氧化法,但系统研究制造业使用IBAD-MBE Al-doped氧化锌薄膜法和离子束能量转换效应是非常罕见的。
因此,在本研究中,我们发展Al-doped氧化锌薄膜的分子束沉积利用空心阴极活化氧冷,并调查其crystalizability,光学和电学性质取决于离子束辐照效应,找出Al-doped氧化锌光学元件材料的适用性,Al-doped电气和光学性能的氧化锌薄膜沉积在玻璃基板在室温下通过氧离子束辅助方法进行调查。

实验
Al-doped氧化锌薄膜是由离子束辅助沉积技术在玻璃基板(康宁7059)通过使用Al-doped氧化锌颗粒(2:8)。基质(2 A¢˜“2厘米)清洗在丙酮、乙醇和蒸馏水,顺序和干氮气。沉积之前,美国商会被疏散到10 A¢˜“10 8托Pa。
在操作压力被疏散到4 A¢˜“10 4托Pa,氧气分压控制在4 A¢˜“10 4 Pa和3 A¢˜“10 4通过承认氧气泄漏阀门。此外,二级离子束的能量改变了从0 ev - 600 ev。变量后工艺参数,如主氧离子和氧离子轰击能量剂量,举行constand等离子体电流300毫安,1 A¢˜“1015离子/ cm2,分别。沉积时间调整获得电影瘦100海里。厚度测量表面轮廓曲线仪。影片中几乎没有改变瘦。紫外可见分光光度计的光传输测量波长从300纳米到900纳米。氧化锌薄膜的表面形态获得了利用原子力显微镜(AFM)和显微组织检查通过扫描电子显微镜(SEM)分析
的结构特性进行了探讨,通过x射线衍射分析铜目标(300 KV, ma)。薄膜的电阻率是衡量一个四点探针方法,和大厅流动性是衡量van der波夫的方法。
图像

结果
图2显示了x射线衍射(XRD)沉积模式的Al-doped氧化锌薄膜的离子束辐照是不同的。首先,Al-doped氧化锌薄膜沉积的非晶状态进行了分析,使用布喇格定律和θ/ 2θ扫描,在晶面方向平行于水晶阶段和电路板。分析,Rigaku x射线diffractor(里/ DAX指数2500)使用和分析条件300千伏和126毫安测量10.000度/分钟的速度,并使用x射线Cuka的波长1.54148¢„«。测量范围被确定为2θ值设置为20°时一个¯½ž80°。比较中性的氧气和离子束辐照的影响,气相沉积是修复后进行电路板的温度到室温。的氧化锌薄膜沉积中性大气中的氧气(图2 (a)),可以看到它逐渐多晶体在2θ= 34.60°,观察到衍射模式的晶面Al-doped氧化锌(002)飞机。相比,在氧化锌薄膜沉积的离子束来自氧等离子体辐射IBAD-MBE法、离子束辐照时300 eV,可以观察到晶体中重新安排(002)和(103)面和首选的(103)面,当离子束辐照600 eV,水晶是再保险安排的(002)面比(103)飞机。之所以首选的晶面Al-doped氧化锌薄膜在这离子束辅助沉积方法改变(002)或(103)主要是解释为离子通道效应(11、12)和各向异性辐射损伤效应[13]。在离子通道效应的情况下,协助离子束入射方向的出最高效果优先晶面的生长,但在这个研究中,离子通道的效果由于离子束辐照方向可以忽略,因为电路板是氧化锌薄膜沉积时旋转。相反,最重要的元素,每个晶体平面各向异性辐射损伤效应影响事件协助离子束的能量和动量传递单位体积[14]。一次,如果协助离子束的能量增加,辐射损伤效应可能会出现不同的晶面上组成原子的原子密度和分布是不同的。 Also, the ion gun used in this experiment has the property that the ion beam current density grows as the ion beam energy increases. Therefore, in a low energy (100 eV) and low current density, the (002) plane where atomic density is the highest (most dense) tolerates the Radiation Damage relatively well, but if energy grows (for example to 300 eV) and current density grows together, effects such as Preferential Sputtering [14], Also affect the growth of preferred crystal plane and, thus, the (103) plane may grow first. This may be explained as follows: When the ZnO thin film is set up on the glass board at a room temperature, stress delivered to the thin film by the discord of lattice constant at the board interface caused deterioration of crystalizability, when many invasive defects of Zn and vacancy defects of O2 disappears due to the ion beam effect and there appear more stoichiometric 1:1 combination of Zn and O2. Due to this, as recrystallization of defects on the ZnO thin film caused by anisotropic radiation damage occur, composition particles move and the ratio of micro crystal gets higher, which improves crystallinity.
如果离子束能量进一步增加,在氧化锌薄膜沉积在离子束的能量高于500 eV,模式高峰XRD晶面的(103)面越来越窄,半值宽度变大。这是由于高能离子到达板表面增加辐射损伤由于Re-sputtering薄膜表面和结晶度降低。因此,因为re-sputtering效应由于协助离子束能量氧化锌的生长,氧化锌薄膜沉积的离子能量高于500 eV显示x射线衍射模式峰值比相对较低,在300年电动汽车的能量。
Kheyrandish等人认为在锡薄膜生长按照离子能量,薄膜生长的形状没有离子辐照是面向非晶态或随机的,而薄膜与300 eV离子辐照显示优先生长方向(100),和400电动汽车能源的薄膜辐照是局限于[100]。[15]。正是从这些结果得出离子辐照生长薄膜可以诱导薄膜的优先增长,但某些能量可能会导致薄膜无序化。[16]
穆勒等人声称,随着入射离子增加表面扩散并导致局部加热和再结晶,晶体生长的平面生长或受到限制,因此地壳发生重排,以及XRD峰晶面不同的离子束能量和氧气分压是不同的。根据他们的要求,原子在黑板上可以移动足够的动能转换由于次级离子碰撞。因此,在薄膜与600 eV离子辐照,峰值下降与100 eV - 300 eV病例相比,因为高能离子碰撞选择缺陷由于辐射损伤超过表面沉积原子的流动性增加。
氧离子辅助分子线法可以改变Al-doped氧化锌薄膜的结晶度和增长可能非常有用的好Al-doped氧化锌薄膜C-axis方向取决于离子束辐照。同时,找出粒度根据离子束作用,谢勒公式用于的平均粒度(t) Al-doped氧化锌薄膜。[17]
dgrain = t = 0.94λ/Δθcos(θB) (1)
λ表示x射线波长,Δθ表示一半的宽度值(002)和(103)峰,而θB意味着布喇格衍射角度(弧度)。用Cukαx射线波长λ对应的(0.154海里)。Eq。(1), d表示晶粒的大小,WFWHM表示一半宽度的XRD峰(002)平面,利用Cukαx射线波长λ表示的(0.154海里);θ表示布喇格衍射角度(弧度),分别。600年0电动汽车和电动汽车,(002)面,在300电动汽车的情况下,(103)面被用来获得的平均晶粒尺寸。薄膜的平均晶粒尺寸得到上面的公式是228一个¢„«,630 A¢„«,195 A¢„«,分别100 eV时,300 eV, 600 eV。
图像
Al-doped氧化锌薄膜厚度测量使用α-步骤。离子束辐照的影响观察Al-doped氧化锌薄膜厚度,是准确的,在测量不同位置的厚度将α-step Al-doped氧化锌薄膜,这是除以3,平均。图3显示了薄膜厚度按照离子束的能量。
Al-doped的氧化锌薄膜100 eV离子束辐照,薄膜厚度是1854年平均一个¢„«300 eV的离子束薄膜厚度是2025一个¢„«,和在600 eV离子束它增长到1528 A¢„«,这些结果是准确的,一边扫描电子显微镜用于另一个Al-doped氧化锌薄膜厚度的测量,这是2050年一个¢„«100 eV离子束辐照,2300一个¢„«300 eV离子束照射的情况下,和1785 A¢„«600 eV离子束辐照的情况。比较theα-STEP测量和扫描电子显微镜测定,可以看到,薄膜厚度减少随着离子束辐照的增加。原因可能如下:随着离子束辐照的增长,核形成的薄膜由于离子辐照损伤轰炸变得困难,即使核形成,只是入射离子和固定的原子之间的碰撞增加微分散射截面。同时,由于离子造成的损害在薄膜热非平衡或能量转移,薄膜的厚度比没有离子束辐照薄膜。实际上,根据Daeil金和史蒂芬·金,当离子束辐照能量200电动汽车能源的ITO薄膜表面,atomA¢€Ÿs流动性增长由于粒子增长和晶粒尺寸增加。[18]换句话说,考虑到领域增长模式提出的龟井静香et al ., Al-doped氧化锌薄膜的晶粒尺寸增加观察到沉积300年的电动车可以解释如下:随着再结晶的缺陷造成的辐射损伤发生的离子束辐照,组成粒子开始移动,当resputtering率和微晶比例增加取决于晶体方向,随着增长的沉积原子表面迁移,吸收和扩散的离子和原子沉积薄膜表面强化和结晶度由于粒子增长有所改善。[19]
图像
图像
图4所示。传统的SEM照片消失了氧化锌薄膜表面和截面的氧化锌薄膜玻璃不同氧离子能量:(a) 100 eV放电(b) 300 eV, (c) 600 eV。
此时,除了离子能量沉积变量,如离子电流密度、氧气分压、温度和董事会,不断保持室温,因此,排除在考虑之外,只有离子能量沉积变量,可以改变粒度。实际上,如果离子能量增加,动能(EiCos2θ)增加薄膜。同时,w . Lia *支持前面的基础,声称粒度增加或减少由于溅射效应引起的离子轰击。[20]因此,如果300 eV离子束辐照Al-doped氧化锌薄膜表面,沉积原子的流动性增加超过赔偿由于离子碰撞和小型谷物长到更高的谷物。图3中,(f)是600 eV离子束辐照时的照片。
SEM照片,晶粒尺寸减少很大程度上,和Al-doped氧化锌颗粒在300 eV创建(103)中形成平面,但在600 eV,谷物中重新安排飞机(002)创建。创建许多表面缺陷的离子能量增加到600 eV,和新生成的缺陷可以预测作为成核站点通过促进结晶,因此加快成核减少晶粒尺寸。甚至在h . guchi出版社,他们声称,随着离子能量密度的增加,晶粒尺寸有减少的趋势,和在实验中Screenivas et Al .,他们声称,随着离子束辐照的增加,晶粒尺寸减小。[21]。在佩特洛娃¢€Ÿ年代实验,这是支持的事实,随着离子束辐照的增加,沉积物质会通过renucleation残余离子辐照的合并——诱导失败。此外,这些理由破解SEM照片时可以看到。测量晶粒尺寸表明晶粒尺寸是4200年一个¢„«300 eV但下降到1842 A¢„«600 eV根据SEM照片,支持结果¢€Ÿ年代可靠性。此外,计算XRD峰halfvalue宽度显示,当离子束300 ev,宽度增加高于当离子束600 ev。它可以清楚地解释为锡薄膜生长的例子按照离子能量Kheyrandish et al。离子束高于400 ev辐照时,可以看到薄膜增长是有限的。因此,在600 eV离子辐照的情况下,它可以预测,晶粒生长减少。从这个结果认为离子辐照生长薄膜可以诱导优先增长的电影但是当高600 ev辐照等离子束的能量晶体大小可以减少由于无序化的辐射损伤Al-doped氧化锌薄膜。 This made a conclusion that creation of combination by radiation damage surpassing surface mobility generated new nucleation site and caused creation of small grains. In general, the roughness of a transparent electrode is largely affected by the phase differences and fine structure of the transparent electrode, and affects the optical property.The AZO thin film deposited at a low temperature has a very uniform and flat surface as reflected by the surface roughness of 0.85 nm. However, since the AZO thin film exists in an amorphous form, its transmittance and electrical conductivity is so low that it is not appropriate to be used for the transparent electrode substrate. An experiment shows that the surface roughness is affected by the Ion Beam energy treatment, and its rms value is considered to increase as the Ion beam energy increases. The experimental result shows that in the Ion beam energy treatment at 300eV at the atmosphere of oxygen the sample rms value of the surface roughness is relatively low as 1.4 nm for Ion beam energy annealing from 100eV to 300eV, but at a higher annealing condition, the rms value keep increasing even to the value that is considered inapplicable to electronic elements. The AZO thin film that grew by the sputtering method has incomplete bonds on its surface, such as broken bond, but in the AZO thin film that was post-annealing treated at the oxygen atmosphere, it is considered that broken bonds are reduced due to the oxygen absorption on its surface and crystal particles are re-crystallized very uniformly to achieve a relatively low roughness. [23] With the increase of Ion beam energy, the rms nearly maintains constant.For a high surface roughness, there is a high chance that poor pixels may appear, and for a high rms roughness value, etching can be problematic due to diffused reflection to light exposure and at the same time there can be dark spots on the surface due to the concentration of the applied electric power. [24]
因此,如果表面粗糙度增加,入射光在薄膜的散射也增加,可见光光学性质的恶化。[25]。因此,密集的粒子和rms的规定被认为是重要的生产触控面板或OLED。结果的实验中,样品这是离子束能量治疗300 ev氧气气氛有可能是一个好元素,因为它不会表现出这些问题在制造加工。
图像
图像
图5所示。AFM图像和价值观的传统蒸发了氧化锌薄膜的表面粗糙度在氧离子环境和氧化锌薄膜沉积在100电动汽车(a), (b) 300 ev, (c) 600 ev。
辐射氧离子辅助分子束,Al-doped氧化锌薄膜PL属性进行了研究,解决等离子体放电电流300毫安,改变离子束电压从100 eV - 600 eV,结果见图7。这Al-doped氧化锌薄膜与He-Cod PL测量是测量激光(λ= 325海里)。
从图7可以看出Al-doped氧化锌薄膜在紫外辐射,绿色和橙色区域(378 nm ~ 620 nm)。
Al-doped氧化锌薄膜在紫外和可见光区域辐射也观察到Studeninkin的研究。Al-doped氧化锌薄油膜¢€Ÿs紫外线照射似乎对应照明带隙和结果表明,300 eV离子束能量辐射时,通过研究Vanheusdend,绿色辐照在可见光区域来自氧lightA¢€Ÿs缺陷Al-doped氧化锌薄膜。根据先前的研究,峰附近378海里是一个峰中激子的团聚[26]附近带边沿(NBE)氧化锌薄膜,宽峰附近520 nm主要对应于深水平发射(DLE)引起的氧空位(VO)和填隙锌(Zni)¢€Ÿs缺陷。[27]此外,橙色排放近650海里是氧空位的主要照明中心来自缺陷。[28]认为在XRD谱从先前的通道,当辅助离子束的能量是100电动汽车,这是首选的(002)面生长平面和氧化锌crystalA¢A€Ÿ年代c-axis生长垂直于板,当能量是300电动汽车,它是首选的(103)面生长平面和晶体增长轴垂直于董事会。因此,依照优先生长方向晶面,氧化锌薄膜PL属性可以是不同的,正如前面报告王et al。[29]在这个实验中,离子束辐照的能量100 eV, 300 eV, 600 eV,分别和其照明特性进行了研究。在结果中,照明高峰的价值,在每个378海里,520海里,650海里,是不同的。PL的原因属性是不同的,按照优先生长氧化锌薄膜的晶体平面是在每个不同的晶面,辅助离子beamA¢€Ÿs辐射损伤效应是不同的,使油膜沉积¢€Ÿs缺陷不同。此外,据研究Korsunska et al . 520年[30]nm-centered高峰,绿色排放在接近520海里从锌间隙是缺陷的结果,和橙色排放在接近650海里主要照明中心从氧空位缺陷,但据报道,根据氧化锌薄膜生长的方法和处理发展电影,缺陷在照明可以扮演主要的角色是不同的。[31]当离子束能量增加到300 ev,被热的氧化锌薄膜在这个温度被认为是最近的化学计量建设,从大峰在紫外区和最小峰地区开了绿灯。 However, when the energy was increased to 300eV, the green light peak also showed an increase. This is considered to happen because even though the number of Zn molecules combining with oxygen molecule increases, there are more defects along with molecular size increase due to increase in atomic mobility coming from the energy irradiation effect. The reason why wide peak appears in the wide section of PL spectrum is non-homogenous distribution of defects in the deposited thin film. [32, 33].
图像
图6所示。PL传统蒸发了氧化锌薄膜的光谱与改变环境和氧化锌薄膜氧离子束能量100 eV (a), (b) 300 eV, (c) 600 eV
图7显示了图测量透光率T(λ)Al-doped氧化锌薄膜氧离子辅助分子束沉积根据热沉积和离子能量。测量了200 nm - 800 nm之间的波长范围。根据结果,测量Aldoped氧化锌薄膜没有离子束辐照显示低透光率不到80%。Al-doped氧化锌薄膜的热沉积只显示透光率不到80%,不能作为透明电极,和创建通常在无定形状态或分钟晶粒类型,进而减少载流子迁移率,因此,电导率,这代表了薄膜状态不适合液晶或有机EL。不能知道确切原因,但猜测是氧气短缺。然而,对于Al-doped氧化锌薄膜的氧离子辅助分子束沉积,它的透光率高于简单的热沉积薄膜。在薄膜的情况下辐照的能量100 ev和300 ev,透光率从80%到88%或更高。Al-doped氧化锌薄膜辐照300电动汽车能源根据实验具有较高的透光率,因为氧气加息增加沉积锌原子表面迁移。P。Sagar等人也显示出类似的结果。 [34].However, in the case of thin film irradiated with 600 eV ion beam, transmittance is about 80%. In the equivalent condition that every deposited film is about 100 nm, the fact that thin film irradiated with 600 eV ion beam has low transmittance can be attributed to scattering event occurred from relatively rough surface. That is, when the ion beam energy is increased, the AFM surface roughness increases as well, and this thickens the film and consequently affects optical transmittance. Simultaneously, re-growth of micro particle, grain boundary‟s influence, decrease of Oxygen Vacancy and Zn interstitial concentration, and decrease of carrier concentration all act as AZO film donor, and thus the AZO thin film optical transmittance decreases by impurity scattering effect.
图像
图7所示。光学透过率曲线的离子束辅助沉积(IBAD)偶氮电影准备各种离子束的能量。
图8是不抵抗的结果测量的离子辅助沉积Al-doped氧化锌薄膜。通常,Al-doped ZnOA¢€Ÿ年代不抵抗是由运营商和移动的数量,和运营商的数量是由氧含量和迁移是由薄膜微观结构决定的。因此,晶体微观结构的Al-doped氧化锌薄膜电导率作为一个非常重要的因素。为了创建一个低温结晶透明电极,可以应用于塑胶板,Al-doped氧化锌薄膜的特性研究了通过改变离子束辐照能量使用氧离子辅助分子束,和属性薄膜的透明导电薄膜。当离子束能量增加到每个100 eV, 300 eV, 600 eV,正如前面观察到的微观结构改变,和电性质也发生了变化。据报道,电气性能的氧化锌薄膜受沉积过程,化学和物理状态的沉积条件、和晶体结构。[26]薄油膜¢€Ÿs分子生长因子形成依照变化可结晶性和氧离子束辐照实验很大程度上影响电变化的特点。增长后,电不抵抗、载体浓度和电荷迁移的Al-doped氧化锌薄膜与100 ev离子束辐照5×10-3Ωcm, 4.11×1019 cm-3, 13.09 cm2v-1s-1,分别。Al-doped氧化锌薄膜的离子束的能量增加到300 ev,电气抵抗主义和载体浓度增加到1.10×10-4Ωcm和5.71×1020 cm-3,增加到1021 m2v-1s-1和电荷流动。离子能量增加到600 ev时,电不抵抗是7×10-3Ωcm,载体浓度为9.11×1019 cm-3,电荷迁移率为7.09 cm2v-1s-1。 In the Al-doped ZnO thin film, electrical conductivity is due to free electrons supplied from oxygen vacancy in the nonstoichiometric theory. Generally, oxygen vacancy, as a doubly ionized donor, contributes two electrons maximally.
OA¯一个½˜O→之音¢ˆ一个™¢ˆ™+ 2 e - + 1/2 O2 (g)
这些变化的载体浓度和流动被认为是起源于缺陷偶氮的化学结构。在这个反应,氧气分压的越少,越快反应发生。结果是,人们认为更多的锡可以包含在偶氮网格,和相应的自由电子载体浓度增加。相反,流动性通常在热处理时间增加与增加。这种现象通常被解释为粮食boundaryA¢€Ÿs减少晶粒生长所致。
一般来说,电子浓度的Al-doped氧化锌薄膜增加按照非化学计量性或氧空位。然而,根据结果,当离子束的能量从100 eV - 300 eV,提高实际电子浓度发现更高300 eV。因此,电子浓度降低按照离子能量浓度并不完全由非化学计量性解释。除了氧空位,电子浓度也是影响结构缺陷,特别是晶界。在扫描电镜照片观察到以前,Al-doped氧化锌薄膜观察到600 eV增加晶界密度可以作为自由电子的陷阱,因此,它被认为是由小颗粒组成的。
作为其基础,Higuchi等人声称作为域域边界作为势垒结构、晶界充当粮食结构中的电子运动的势垒。[35]
当物质晶体性质相似,影响电不抵抗载体浓度和迁移率的因素。在这个研究中,它可能会得出结论,电气性能得到更好的载体浓度的变化。即离子束辐照影响微观结构的变化,并能控制增长和分子的大小。这一事实300 eV-irradiated薄膜结构域,有小边界密度和陷阱电子或者可以应用作为电子运动障碍比600更好的电子浓度eV-irradiated薄膜晶粒结构被认为是相关领域的形成和增长领域的大小。原因是电子边界散射减少由于粒径大,晶界密度低于其他薄膜辐照不同。300 eV离子束辐照时,电气性能是相同的类型作为最大的结果形成了微观粒子FE-SEM结果。因此,Al-doped氧化锌薄膜受到离子束辐照可能由载体浓度而不是流动性。然而,600 eV离子束辐照时,强度强、离子束损伤,和运营商散射粒子大小和薄膜厚度减少,进而退化的电气性能。这显示趋势减少分子浓度随着离子束能量的增加,这可能解释如下:锌离子、杂质、再创造的氧化锌薄膜由于离子束建立锌空缺所造成的损害。这些电力电子的数量减少,并充当陷阱中心停止电子运动因为粮食boundaryA¢€Ÿ年代娱乐,减少载体浓度。尽管确切原因尚不清楚,因为氧气空缺,原本存在的气氛下O2,载体浓度减少的数量。 And, at the same time, vacancy formation from rebound atoms increases as the ion beam energy increases, which means that radiation damage increases. Therefore, in the case of Al-doped ZnO irradiated with 600eV ions, it is thought that excessive energy causes surface damage and creates defects, and grain structure is created by increase of nucleation site. This is because excessive energy gives many defects to thin film growing by oxygen ion irradiation. According to the result, to effectively obtain a thin film that has the Al transmittance and conductivity of Al-doped ZnO thin film, it is concluded that ion beam energy should be controlled to below 500 eV and moved to a low kinetic energy zone. These results show that electrical properties of the Al-doped ZnO thin film can be applied to transparent electrodes by controlling ion beam energy.
图像
图8所示。依赖的电气性能(电阻率、大厅流动性和载体浓度)的氧化锌薄膜在不同的离子束能量条件(100 ev, 300 ev, 600 ev)

结论
1。验证,Al-doped氧化锌薄膜,通过改变氧离子沉积协助梁,显示了不同方向的优先生长晶面,穿透率,和PL属性取决于离子协助梁的能量。当由氧离子辅助分子束沉积,沉积微观结构转化为晶粒结构的氧离子能量改变从100 eV - 600 eV的室温。当氧离子能量是300 ev,低于500 ev,初始离子辐照效应对薄膜表面流动。随着氧气离子能量的增加,薄膜生长增加,损害和微观结构改变的晶粒结构,因为表面缺陷来自赔偿。
2。粗糙度的沉积Al-doped氧化锌薄膜微观结构的变化密切相关。薄膜的晶粒结构,表面已经由于离子束辐照显示增强的光传输相比,薄膜晶粒结构。
3所示。电沉积Al-doped氧化锌薄膜的不抵抗高度依赖的变化取决于离子束辐照的微观结构。薄膜,大晶粒结构显示更好的电子迁移率和电子浓度,这是因为晶界散射减少由于粒径增长和离子束辐照。因此,得出的结论是,有一个微观结构与大晶粒结构光和电的生产的时候Al-doped氧化锌薄膜使用氧离子分子束,这可能也适用于实验Al-ZnO薄膜的掺杂其他物质。

引用
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