Το τεκμήριο παρέχεται από τον φορέα :
Πανεπιστήμιο Κρήτης
Αποθετήριο :
E-Locus Ιδρυματικό Καταθετήριο
δείτε την πρωτότυπη σελίδα τεκμηρίου
στον ιστότοπο του αποθετηρίου του φορέα για περισσότερες πληροφορίες και για να δείτε όλα τα ψηφιακά αρχεία του τεκμηρίου*
κοινοποιήστε το τεκμήριο




2012 (EL)
Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός λεπτών υμένων ZnO εμπλουτισμένων με Al
Growth and characterization of Al-doped ZnO tnin films

Φράγκος, Ιωάννης Εμμ.

Κυριακίδης, Γεώργιος
Απεραθίτης, Ηλίας
Xατζόπουλος, Ζαχαρίας
Ηλιόπουλος, Ελευθέριος

Ως ένα πολλά υποσχόμενο υλικό στον τομέα των ημιαγωγών, λόγω των ξεχωριστών ιδιοτήτων του, το ZnO έχει λάβει ιδιαίτερη προσοχή τα τελευταία χρόνια. Έχει άμεσο ενεργειακό χάσμα (~3.4 eV) με κρυσταλλική εξαγωνική δομή. Ιδιότητες όπως η υψηλή χημική και θερμική αγωγιμότητα και η αφθονία του στο περιβάλλον το καθιστούν χρήσιμο υλικό για εφαρμογές σε διαφανή ηλεκτρονικά, συσκευές ακουστικών κυμάτων, αισθητήρες αερίων, πομπούς και δέκτες υπεριώδους ακτινοβολίας και πολλές άλλες. Επίσης το ZnO μπορεί να εμπλουτίζεται εύκολα με διάφορα στοιχεία προκειμένου να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις των διαφόρων εφαρμογών. Ελέγχοντας το επίπεδο προσθήκης διαφόρων στοιχείων όπως o Al μπορούμε να δώσουμε στα υμένια ZnO χαμηλή ηλεκτρική αντίσταση και πολύ καλά οπτικά χαρακτηριστικά όπως ισχυρή απορρόφηση στο UV, υψηλό δείκτη διάθλασης και μεγάλη διαπερατότητα στο ορατό. Οι ιδιότητες αυτές το καθιστούν πρώτο στις επιλογές υλικών για τα διαφανή αγώγιμα οξείδια. Οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή των υμενίων ποικίλουν. Μεταξύ των τεχνικών χημικής και φυσικής εναπόθεσης, η τεχνική sputtering είναι ευρέως χρησιμοποιούμενη λόγω της εύκολης τροποποίησης των παραμέτρων εναπόθεσης όπως η πίεση και το ποσοστό των αερίων που βρίσκονται μέσα στον θάλαμο, η ισχύς λειτουργίας, η θερμοκρασία του υποστρώματος κ.α. Τεχνικές θερμικής κατεργασίας των παρασκευασθέντων υμενίων δύναται να χρησιμοποιηθούν προκειμένου να βελτιωθούν τα δομικά και οπτοηλεκτρονικά χαρακτηριστικά τους. Στο πλαίσιο της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας υμένια ZnO εμπλουτισμένα με Al εναποτέθηκαν πάνω σε υπόστρωμα υάλου Corning Glass με την μέθοδο DC reactive magnetron sputtering. Μεταλλικό Zn με wt 2% Al και κεραμικό ZnO με wt 2% Al2O3 χρησιμοποιήθηκαν ως στόχοι. Η ολική πίεση και ροή παρέμειναν σταθερές μέσα στο θάλαμο, ενώ ο λόγος O/Ar μεταβαλλόταν για κάθε εναπόθεση. Η διάρκεια εναπόθεσης ήταν διαφορετική για κάθε δείγμα προκειμένου όλα να έχουν το ίδιο πάχος. Παρασκευάστηκαν δύο σειρές δειγμάτων με ακριβώς ίδια χαρακτηριστικά αλλά με διαφορετικές τιμές ρεύματος στο πλάσμα. Μελετήθηκε η επίδραση της αναλογίας O/Ar στο πλάσμα και η διαδικασία ανόπτησης σε ατμόσφαιρες Ar και N2 στα δομικά και οπτοηλεκτρονικά χαρακτηριστικά των υμενίων και έγινε σύγκριση μεταξύ των δύο σειρών. Ο δομικός χαρακτηρισμός έγινε μέσω περιθλασιμετρίας ακτίνων Χ και μικροσκοπίας ατομικών δυνάμεων, ο οπτικός με φασματοσκοπία υπεριώδους-ορατού (UV-VIS spectroscopy) και ο ηλεκτρικός μέσω μετρήσεων Hall. (EL)
As one promising metal-oxide material in the semiconductor field due to its potential properties, ZnO has received considerable attention in the recent years. ZnO is a wide and direct gap semiconductor (~3.4 eV) with hexagonal wurzite structure. Its high chemical and thermal stability and abundance make it an attractive material for a wide variety of applications, such as, transparent conducting electrodes, surface acoustic wave devices, gas sensors and ultraviolet emitters and detectors. In addition, ZnO can be doped with a wide variety of ions to meet the demands of several application fields. Al-doped ZnO films have low resistivity and good optical characteristics. They exhibit a sharp UV cut-off, a high refractive index in the IR range, and are transparent in the visible light. Their optical band gap can be modified by Al doping-level. In a word, ZnO presents good electrical conductivity and is transparent in the visible region of the electromagnetic spectrum, so ZnO is considered as one of the key materials for Transparent Conductive Oxides. Different deposition techniques are used to prepare ZnO thin films such as vacuum evaporation, pulsed laser deposition, chemical vapor deposition, sol–gel processing, DC and RF magnetron sputtering, molecular beam epitaxy. Among the processes used to prepare ZnO films, magnetron sputtering is considered to be a suitable technique due to the inherent ease with which the deposition parameters can be controlled. The physical properties of ZnO films are generally dependent on deposition parameters including the partial pressure of oxygen, sputtering power, substrate temperature, etc. Post-annealing treatment is a conventional and effective technique to improve the microstructural optoelectronic properties of ZnO thin films. In the framework of this master thesis Al-doped ZnO films were deposited on Corning Glass substrates in room temperature via DC reactive magnetron sputtering technique. Metallic Zn with wt 2% Al and ceramic ZnO wt 2% Al2O3 were used as targets. Total gas flow and total pressure were kept constant in the chamber while the Ο/Ar ratio was being changed in each deposition. Deposition time varied in order to achieve the same thickness for all films. Two series were prepared with the same characteristics under different currents of plasma. Τhe influence of O/Ar ratio and annealing atmosphere in the microstructural and optoelectronic properties of AZO thin films are investigated while a comparison between the two series is made. X-ray diffraction, atomic force microscopy, Hall measurements and UV-VIS spectroscopy were performed to investigate the properties of the AZO thin films. (EN)

text
Τύπος Εργασίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης

Annealing
Spattering

Πανεπιστήμιο Κρήτης (EL)
University of Crete (EN)

Ελληνική γλώσσα

2012-11-16


Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Φυσικής--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης



*Η εύρυθμη και αδιάλειπτη λειτουργία των διαδικτυακών διευθύνσεων των συλλογών (ψηφιακό αρχείο, καρτέλα τεκμηρίου στο αποθετήριο) είναι αποκλειστική ευθύνη των αντίστοιχων Φορέων περιεχομένου.