Синтез и характеристика высокого C-оси ZnO тонкой пленки по плазмостимулированного химического осаждения системы и ее УФ фотодетектор приложение

ZnO является многообещающей широкозонных разрыв функциональный полупроводниковый материал благодаря своим уникальным свойствам, таким как высокая химическая стойкость, низкая стоимость, нетоксичность, низким порогом мощности для оптической накачки, широкий прямой запрещенной зоны (3,37 эВ) при комнатной температуре и большой экситона энергия связи ~ 60 мэВ ^1-2. Недавно, ZnO тонких пленок были использованы во многих областях применения, включая прозрачные проводящего оксида (ТСО) фильмов, синий светоизлучающий устройств, полевые транзисторы, датчика газа ^3-6. С другой стороны, ZnO является кандидатом материал, чтобы заменить оксид индия-олова (ITO), вследствие индия и олова являются редкими и дорогими. Кроме того, ZnO обладает высокой оптическое пропускание в видимой области длин волн и низким удельным сопротивлением по сравнению с ITO пленок ^7-8. Соответственно, изготовление, характеристика и применение ZnO широко сообщалось. Настоящее исследование посвящено синтеза высокие с -Axis (0002) ZnO тонких пленок с помощью простого апD эффективно метод и его применение к практической УФ фотодетектор.

Последние данные показывают, Research Report, что высокое качество ZnO тонкой пленки может быть синтезирован различными способами, такими, как золь-гель методом, радиочастотного магнетронного распыления, осаждения металлоорганических соединений из паровой фазы (химическое MOCVD), и так далее ^9-14. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. Например, принципиальное преимущество распыления осаждения является то, что целевые материалы с очень высокой температурой плавления являются легко напыляют на подложку. В противоположность этому, процесс распыления трудно сочетать с отрывом для структурирования пленку. В нашем исследовании, плазма усиливается химического осаждения паров (ПХО) система была использована для синтеза высокого качества гр ось ZnO тонких пленок. Плазменные бомбардировка является ключевым фактором в процессе синтеза, что позволяет увеличить плотность пленки тонким и повышения скорости реакции ионного разложения ^15. ВКроме того, высокие темпы роста и большой площади равномерным осаждения и другие отличительные преимущества для техники PECVD.

Для техники синтеза исключением, то хорошей адгезией на подложку является еще одним рассматриваемому вопросу. Во многих исследованиях с плоскости сапфира широко используется в качестве подложки для синтеза высокого C ось ZnO тонких пленок, потому что ZnO и сапфир имеют тот же гексагональную структуру решетки. Тем не менее, ZnO, был синтезирован на сапфировой подложке, проявляющего грубую морфологию поверхности и высокие остаточные (дефект), связанной с концентрации носителей из-за большого решетки неудачников между ZnO и с-плоскости сапфира (18%), ориентированных в направлении ¹⁶ в плоскости. По сравнению с сапфировой подложке, кремниевую пластину еще один широко используемый субстрат для синтеза ZnO. Si пластины были широко используется в полупроводниковой промышленности; и, таким образом, рост качественных ZnO тонких пленок на кремниевых подложках является очень важным и необхоСары. К сожалению, кристаллическая структура и коэффициент термического расширения между ZnO и Si, очевидно отличается приводит к ухудшению качества кристалла. За последнее десятилетие, большие усилия были сделаны, чтобы улучшить качество ZnO тонких пленок на кремниевых подложках с помощью различных методов, включая ZnO буферных слоев ^17, отжига в атмосфере газообразного различной ^{18 и} пассивации поверхности кремниевой подложки ^19. Данное исследование успешно предложен простой и эффективной способ синтеза высокого C ось ZnO тонкой пленки на кремниевых подложках без буферного слоя или предварительной обработки. Результаты эксперимента показали, что тонкие пленки ZnO, синтезированных в соответствии с оптимальной температурой роста показали хорошую кристалл и оптические свойства. Кристаллическая структура, состав РФ плазмы, морфология поверхности и оптические свойства ZnO тонких пленок были исследованы с помощью рентгеновской дифракции (XRD), оптической спектроскопии эмиссии (OES), SC выбросов полеСканирование электронной микроскопии (FE-SEM) и RT фотолюминесценции (ФЛ), соответственно. Кроме того, коэффициент пропускания ZnO тонких пленок была также подтверждена и сообщает.

Что синтезированный ZnO тонкой пленки служил зондирования слой для УФ фотоприемников применения также изучалось в данном исследовании. УФ фотодетектор имеет большие потенциальные приложения в УФ-мониторингу, оптический переключатель, пламя сигнализация, и система противоракетной потепления ^20-21. Есть много типов фотоприемников, которые были проведены, например, положительную внутреннюю отрицательной (контактный режим) и металл-полупроводник-металл (МСМ) структур, включая Токопроводящее и контакта Шоттки. Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки. В настоящее время, МСМ фотоприемников структуры привлекают интерес интенсивной из-за их выдающуюся производительность в чувствительность, надежность и реагирования и время восстановления ^22-24. Результаты, представленные здесь, показали, что режим контакт МСМ Омическая работалдля изготовления тонкой пленки ZnO основе УФ фотоэлемента. Такого рода фотодетектора, как правило, показывает хорошее чувствительности по надежности и, указывая, что высокий C ось ZnO тонкой пленки является подходящим зондирования слой УФ фотоприемника.