DOI: 10.15330/pcss.16.4.667-674

А.І. Євтушенко¹, О.І. Биков¹, Л.О. Клочков¹, О.С. Литвин², В.М. Ткач³, О.М. Куцай³, С.П. Старик³, В.А. Батурин⁴, О.Ю. Карпенко⁴, М.Г. Душейко⁵, Г.В. Лашкарьов¹

Вплив тиску кисню на властивості тонких плівок ZnO:Al, вирощених методом пошарового росту при магнетронному розпиленні

¹Інститут проблем матеріалознавства імені І. М. Францевича НАН України, вул. Кржижанівського, 3, 03680, Київ, Україна, e-mail:a.ievtushenko@yahoo.com
²Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є.Лашкарьова НАН України, пр. Науки, 45, 03028, Київ,Україна
³Інститут надтвердих матеріалів імені В.М. Бакуля НАН України, вул. Автозаводська, 2, 04074, Київ, Україна 4Інститут прикладної фізики НАН України, вул. Петропавлівська, 58,40030, Суми, Україна 5Національний технічний університет України «КПІ», пр. Перемоги, 37, Київ, 03056 Україна

Вивчено впливу тиску кисню в камері осадження на структуру, морфологію, оптичні та електричні властивості легованих алюмінієм плівок ZnO, осаджених методом пошарового росту в магнетронному розпиленні на скляних підкладках. Проаналізовано вплив застосування традиційного одноетапного підходу та запропонованого нами методу пошарового росту в магнетронному розпиленні на властивості плівок ZnO, легованих алюмінієм. Встановлено, що зі зменшенням тиску кисню в камері осадження покращується структура, збільшується пропускання в видимій області спектру випромінювання та зменшується питомий опір плівок ZnO:Al. Показано, що застосування методу пошарового росту в магнетронному розпиленні дозволяє виростити прозорі провідні плівки ZnO:Al з вищими робочими параметрами, порівняно з плівками, сконденсованими традиційним підходом в магнетронному розпиленні. Методом пошарового росту вирощено плівки ZnO:Al з електричним опором 6,1•10-4 Ом•см та пропусканням у видимій області спектру випромінювання на рівні 95 %, що є перспективним для використання їх в приладах фотовольтаїки.
Ключові слова: ZnO плівки, легування алюмінієм, магнетронне осадження, оптичне пропускання, електричний опір

 Література

[1] G.V. Lashkarev, I.I. Shtepliuk, A.I. Ievtushenko, O.Y. Khyzhun, et.al, Low temperature physics 41(2), 129 (2015).
[2] A. Chen, K. Zhu, H. Zhong, Q. Shao, G. Ge, Solar Energy Materials & Solar Cells 120, 157 (2014).
[3] Ch.-W. Lin, H.-I. Chen, T.-Y. Chen, Ch.-Ch. Huang, C.-S. Hsu, R.-Ch. Liu, W.-Ch. Liu, Sensors and Actuators B 160, 1481 (2011).
[4] M.H. Ahn, E.S. Cho, S. J. Kwon, Vacuum 101, 221 (2014).
[5] K. Iwata, T. Sakemi, A. Yamada, P. Fons, K. Awai, T. Yamamoto, S. Shirakata, K. Matsubara, H. Tampo, K. Sakurai, S. Ishizuka, S. Niki, Thin Solid Films 480–481, 199 (2005).
[6] T. Minami, Thin Solid Films 516, 5822 (2008).
[7] В.Д. Храновський, Л.І. Копилова, В.Й. Лазоренко, Г.В. Лашкарьов, В. Карпина, Фізика і хімія твердого тіла 6(3), 406 (2005).
[8] F. Maldonado, A. Stashans, J. Physics and Chemistry of Solids 71(5), 784 (2010).
[9] E. Arca, K. Fleischer, I. Shvets, Thin Solid Films 555, 9 (2014).
[10] O. Kluth, G. Schöpe, B. Rech, R. Menner, M.Oertel, K. Orgassa, H. W. Schock, Thin Solid Films 502(1–2), 311 (2006).
[11] F.J. Liu, Z.F. Hu, J. Sun, Z.J. Li, H.Q. Huang, J.W. Zhao, X.Q. Zhang, Y.S. Wang, Solid-State Electronics, 68, 90 (2012).
[12] S.J. Henley, M.N.R. Ashfold, D. Cherns, Surface and Coatings Technology 177–178, 271 (2004).
[13] J. Garnier, A. Bouteville, J. Hamilton, M. E. Pemble, I.M. Povey, Thin Solid Films 518(4), 1129 (2009).
[14] K. Ellmer, J. Phys. D Appl. Phys. 33(17), 359 (2000).
[15] H.X. Chen, J.J. Ding, X.G. Zhao, S.Y. Ma, Physica B 405, 1339 (2010).
[16] E.-J. Yun, J. W. Jung, B. Ch. Lee, J. Alloys and Compounds 496, 543 (2010).
[17] Y. Igasaki, H. Kanma, Applied Surface Science 169-170, 508 (2001).
[18] S. Rahmane, M.A. Djouadi, M.S. Aida, N. Barreau, B. Abdallah, N. Hadj Zoubir, Thin Solid Films 519, 5 (2010).
[19] S.D. Kirby, R.B. van Dover, Thin Solid Films 517(6), 1958 (2009).
[20] H. Zhua, E. Bunte, J. Hüpkes, S.M. Huang, Thin Solid Films 519, 2366 (2011).
[21] H.K. Park, J.W. Kang, S.I. Na, D.Y. Kim, H.K. Kim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93, 1994 (2009).
[22] J. Nomoto, J. Oda, T. Miyata, T. Minami, Thin Solid Films 519, 1587 (2010).
[23] Y. Imanishi, M. Taguchi, K. Onisawa, Thin Solid Films 518, 2945 (2010).
[24] G. Fanga, D. Lia, B.-L. Yao, Vacuum 68, 363 (2003).
[25] H.J. Cho, S. U. Lee, B. Hong, Y. D. Shin, J. Y. Ju, H. D. Kim, M. Park, W.S. Choi, Thin Solid Films 518, 2941 (2010).
[26] A. Ievtushenko, V. Karpyna, G. Lashkarev, V. Lazorenko, V. Baturin, A. Karpenko, M. Lunika, A. Dan’ko, Acta Physica Polonica A, 114(5), 1131 (2008).
[27] A.I. Ievtushenko, V.A. Karpyna, V.I. Lazorenko, G.V. Lashkarev, V.D. Khranovskyy, V.A. Baturin, O.Y. Karpenko, M.M. Lunika, K.A. Avramenko, V.V. Strelchuk, O.M. Kutsay, Thin Solid Films 518(16), 4529 (2010).
[28] V. Khranovskyy, A. Ulyashin, G. Lashkarev, B.G. Svensson, R. Yakimova, Thin Solid Films 516(7), 1396 (2008).
[29] Powder Diffraction File, Card 36-1451, Joint Committee on Powder Diffraction Standards, ICDD, Newtown Square (PA) 2001.
[30] R. Hong, J. Huang, H. He, Zh. Fan, J. Shao, Applied Surface Science 242(3-4), 346 (2005).
[31] M. Suchea, S. Christoulakis, N. Katsarakis, T. Kitsopoulos, G. Kiriakidis, Thin Solid Films. 515, 6562 (2007).
[32] S.P. Staryk, O.G. Gontar, O.M. Kutsai, Journal of Superhard materials 5, 50 (2009).
[33] Husam S. Al-Salmana, M.J. Abdullah, Materials Science and Engineering B. 178, 1048 (2013).
[34] A. Abdolahzadeh Ziabari, S.M. Rozati, Physica B. 407, 4512 (2012).
[35] M.V. Dranchuk, A.I. Ievtushenko, V.A. Karpyna, O.S. Lytvyn, V.R. Romanyuk, V.M. Tkach, V.A. Baturin, O.Y. Karpenko, V.M. Kuznetsov, V.I. Popovych, M.G. Dusheyko, G.V. Lashkarev, Sensor Electronics and Мicrosystem Technologies 12 (1), 5 (2015).
[36] D. Horwat, A. Billard, Thin Solid Films 515, 5444 (2007).
[37] Y. Igasaki, H. Kanma, Applied Surface Science 169, 508 (2001).
[38] K. Ellmer, R. Mientus, Thin Solid Films 516, 5829 (2008).
[39] S. Riedel, J.Rober, T. Gebner, Microelectronic Engineering 33, 165 (1997).