МОРФОЛОГІЧНІ, ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ТА ЕЛЕКТРОННА БУДОВА ТОНКИХ ПЛІВОК ZnO ДОПОВАНИХ АЛЮМІНІЄМ
DOI:
https://doi.org/10.18524/1815-7459.2024.1.300942Ключові слова:
наноструктуровані тонкі плівки, ВЧ магнетронне розпилення, легування, електронна структураАнотація
В даній роботі представлені результати досліджень тонких плівок окисі цинку допованих алюмінієм, які отримані методом радіочастотного магнетронного нанесення на скляній підкладці. За допомогою енергодисперсійного рентгенівського аналізу показано, що середній вміст алюмінію в тонких плівках становив 0.2–0.8 at.%. Було показано ріст середнього розміру нанозерен при збільшенні концентрації алюмінію, а також за допомогою мікроскопічних знімків поперечного перерізу було встановлено стовпчастий ріст плівок. Дослідження електронної будови показали перерозподіл інтенсивності в O 1s спектрі після допування алюмінієм. Також були отримані спектри валентної зони, та проведені теоретичні розрахунки в рамках теорії функціоналу густини для кращої інтерпретації отриманих результатів. Методом Таука була визначена ширина забороненої зони яка становила 3.41еВ, тоді як в рамках DFT розрахунків заборонена зона становила 1.25 еВ.
Посилання
L. Znaidi. Sol–gel-deposited ZnO thin films: A review // Mater. Sci. Eng. B-Adv., 174(1–3), pp. 18–30 (2010).
M. Opel, S. Geprägs, M. Althammer, T. Brenninger, R. Gross. Laser molecular beam epitaxy of ZnO thin films and heterostructures // J. Phys. D. Appl. Phys., 47(3), 034002 (2013).
P.-F. Yang, H.-C. Wen, S.-R. Jian, Y.-S. Lai, S. Wu & R.-S. Chen. Characteristics of ZnO thin films prepared by radio frequency magnetron sputtering //Microelectron. Reliab., 48(3), pp. 389–394 (2008).
Z. Zhang, C. Bao, W. Yao, S. Ma, L. Zhang & S. Hou. Influence of deposition temperature on the crystallinity of Al-doped ZnO thin films at glass substrates prepared by RF magnetron sputtering method // Superlattice. Mictost., 49(6), pp. 644–653 (2011).
D. K. Kim & H. B. Kim. Room temperature deposition of Al-doped ZnO thin films on glass by RF magnetron sputtering under different Ar gas pressure // J. Alloy. Compd., 509(2), pp. 421–425 (2011).
R. S. Tondare, B. W. Shivaraj, H. N. Narasimhamurthy, M. Krishna & T. K. Subramanyam. Effect of deposition time on structural, electrical and optical properties of Aluminium doped ZnO thin films by RF magnetron sputtering // Mater. Today-proc., 5(1), pp. 2710–2715 (2018).
P. Giannozzi, S. Baroni, N. Bonini, M. Calandra, R. Car, C. Cavazzoni, D. Ceresoli, G. L. Chiarotti, M. Cococcioni, I. Dabo, A. Dal Corso, S. Fabris, G. Fratesi, S. de Gironcoli, R. Gebauer, U. Gerstmann, C. Gougoussis, A. Kokalj, M. Lazzeri, L. Martin-Samos, N. Marzari, F. Mauri, R. Mazzarello, S. Paolini, A. Pasquarello, L. Paulatto, C. Sbraccia, S. Scandolo, G. Sclauzero, A. P. Seitsonen, A. Smogunov, P. Umari, R. M. Wentzcovitch. QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials // Condens. Matter. Phys., 21, 395502 (2009).
G. Kresse and D. Joubert. Kresse, G., & Jou bert, D. (1999). From ultrasoft pseudopotentials to the projector augmented-wave method // Phys. Rev. B., 59(3), pp. 1758–1775 (1999).
J. P. Perdew, A. Ruzsinszky, G. I. Csonka, O. A. Vydrov, G. E. Scuseria, L. A. Constantin, X. Zhou, and K. Burke // Phys. Rev. Lett., 102, 039902 (2009).
P. Erhart, K. Albe & A. Klein. First-principles study of intrinsic point defects in ZnO: Role of band structure, volume relaxation, and finite-size effects // Phys. Rev. B., 73(20), 205203 (2006).
S. L. Dudarev, G. A. Botton, S. Y. Savrasov, C. J. Humphreys, and A. P. Sutton, Electron-energy-loss spectra and the structural stability of nickel oxide: An LSDA+U study// Phys. Rev. B., 57, 1505 (1998).
A. van der Drift. Evolutionary selection, a principle governing growth orientation in vapour-deposited layers// Philips Res. Repts., 22, 267–288. (1967).
J. V. Sanders. “Structure of evaporated metal films” in Chemisorption and Reactions on Metal Films //Academic Press, New York, pp. 1–38 (1971).
A. Janotti C. G. Van de Walle. Native point defects in ZnO // Phys Revi B., 76(16) 165202 (2007).
M. O. Krause, J. G. Ferreira. K X-ray emission spectra of Mg and Al // J. Phys. B-At. Mol. Opt., 8(12), pp. 2007–2014 (1975).
R. Al-Gaashani, S. Radiman, A. R. Daud, N. Tabet, Y. Al-Douri, XPS and optical studies of different morphologies of ZnO nanostructures prepared by microwave methods // Ceram. Int., 39(3), pp. 2283–2292 (2013).
D. K. Kim and H. B. Kim, Room temperature deposition of Al-doped ZnO thin films on glass by RF magnetron sputtering under different Ar gas pressure // J. Alloy. Compd., 509(2), pp. 421–425 (2011).
V. P. Singh and Ch. Rath, Passivation of native defects of ZnO by doping Mg detected through various spectroscopic techniques // Rsc. Adv., 5(55), pp. 44390–44397 (2015).
N. Ikeo, Y. Iijima, N. Niimura et al., Handbook of X-ray photoelectron spectroscopy. JEOL Ltd 216 s. (1991).
J. Tauc, Optical properties and electronic structure of amorphous Ge and Si // Mater. Res. Bull., 3(1), pp. 37–46 (1968).
T. S. Moss. The Interpretation of the Properties of Indium Antimonide// Proc. Phys. Soc., 67(10), 775–782 (1954).
K. Lovchinov, K. Nichev, O. Angelov, M. Sendova-Vassileva, V. Mikli, D. Dimova-Malinovska. Structural, optical and electrical properties of V doped ZnO thin films deposited by r.f. magnetron sputtering // J. of Phys.: Conference Series, 253, 012030 (2010).
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Авторське право переходить Видавцю.
