Přejít k obsahu


In-Ga-Zn-O thin films with tunable optical and electrical properties prepared by high-power impulse magnetron sputtering

Citace:
REZEK, J., HOUŠKA, J., PROCHÁZKA, M., HAVIAR, S., KOZÁK, T., BAROCH, P. In-Ga-Zn-O thin films with tunable optical and electrical properties prepared by high-power impulse magnetron sputtering. Thin Solid Films, 2018, roč. 658, č. 31 July 2018, s. 27-32. ISSN: 0040-6090
Druh: ČLÁNEK
Jazyk publikace: eng
Anglický název: In-Ga-Zn-O thin films with tunable optical and electrical properties prepared by high-power impulse magnetron sputtering
Rok vydání: 2018
Autoři: Ing. Jiří Rezek Ph.D. , Doc. Ing. Jiří Houška Ph.D. , Ing. Michal Procházka , RNDr. Stanislav Haviar Ph.D. , Ing. Tomáš Kozák Ph.D. , Doc. Ing. Pavel Baroch Ph.D.
Abstrakt CZ: Reaktivní vysokovýkonové pulzní magnetronové naprašování (HiPIMS) bylo použito pro depozici amorfních In−Ga−Zn−O vrstev při nízké teplotě substrátu (< 70 °C). Depozice byly provedeny pomocí silně nevyváženého magnetronu vybaveného keramickým In2Ga2ZnO7 terčem (průměr 100 mm). Vrstvy byly připraveny při konstantním tlaku argonu 1 Pa na standardní sodnovápenaté sklo při vzdálenosti terč-substrát 100 mm. Je diskutován efekt průměrné výkonové hustoty na terč v pulzu (v rozsahu 100–1020 W/cm^2) pro dvě série: s a bez připouštění kyslíku do výboje. Získané výsledky ukazují, že hodnota průměrné výkonové hustoty na terč v pulzu je efektivní parametr pro ladění elektrických a optických vlastností vrstev. Vrstvy připravené bez připuštění kyslíku vykazovaly zvýšenou optickou transparenci a Hallovu pohyblivost s rostoucí hodnotou průměrné výkonové hustoty na terč v pulzu zatímco elektrická resistivita je v rozsahu 0,1–10 Ω.cm jako důsledek zvyšování koncentrace kyslíku ve vrstvě. Přidaný kyslík do výboje silně ovlivní chemické složení vrstev, které je v tomto případě neměnné s rostoucí průměrnou výkonovou hustotou na terči v pulzu. Nicméně v tomto případě je pozorován strmý nárůst elektrické resistivity (z 1 Ω.cm až na 1 MΩ.cm) s rostoucí hodnotou průměrné výkonové hustoty na terč v pulzu. Všechny tyto vrstvy byly vysoce opticky transparentní (extinkční koeficient na vlnové délce 550 nm ≤ 0,009). Různé mechanismy zodpovědné za různá chování těchto dvou sérií budou také diskutovány.
Abstrakt EN: Reactive high-power impulse magnetron sputtering (HiPIMS) was used for deposition of amorphous In−Ga−Zn−O films at low substrate temperature (< 70 °C). The depositions were performed using a strongly unbalanced magnetron equipped with a ceramic In2Ga2ZnO7 target (100mm in diameter). Films were prepared at a constant argon pressure of 1 Pa on standard soda-lime glass at a target-to-substrate distance of 100 mm. The effect of pulse-averaged target power density (in the range 100–1020 W/cm^2 at a constant average target power density of 5 W/cm^2) is discussed for two series of films: with and without admixed O2 into the discharge. Obtained results show that the value of the pulse-averaged target power density is an effective parameter for tuning of electrical and optical properties of the films. The films prepared without admixed O2 exhibit increasing optical transparency and Hall mobility with an increasing value of the pulse-averaged target power density whereas the electrical resistivity is in the range ~ 0.1–10 Ω.cm as a result of an increasing oxygen film concentration. The admixed O2 into the plasma discharge strongly influenced the chemical composition of the films which is in this case invariant to value of the pulse-averaged target power density. However, in this case, there is a rapid increase of the film resistivity (from ~ 1 Ω.cm to 1 MΩ.cm) with an increasing pulse-averaged target power density whereas all films are highly optically transparent (extinction coefficient at the wavelength of 550 nm ≤ 0.009 ). Various mechanisms responsible for the different behaviors of these two series are also discussed.
Klíčová slova

Zpět

Patička