Strukturalne i optyczne właściwości wygrzewanych cienkich warstw ZnO

Abstrakt

Tlenek cynku to półprzewodnik typu n o wysokiej przerwie energetycznej, który przy odpowiednim domieszkowaniu może działać jako transparentny tlenek przewodzący w urządzeniach optycznych takich jak cienkowarstwowe ogniwa słoneczne. Powszechnie wiadomo, że wygrzewanie ZnO poprawia jego krystaliczność i właściwości elektryczne. Pożądane jest osiągnięcie tego efektu przy możliwie niskiej temperaturze wygrzewania, ponieważ inne warstwy w cienkowarstwowych ogniwach słonecznych mogą nie być stabilne w wyższych temperaturach, np. materiały organiczne lub tlenek miedziawy. Ponadto, aby wykorzystać ten materiał w zastosowaniach kosmicznych, musi on wytrzymywać różne temperatury w zakresie od -150 °C do 150 °C, tutaj badaliśmy część wysokotemperaturową. Cienkie warstwy ZnO osadzano metodą rozpylania magnetronowego DC przy użyciu tarczy ZnO. Aby zbadać jak temperatura wpływa na właściwości ZnO, próbki wygrzano w temperaturze 150 °C, 300 °C i 400 °C w atmosferze powietrza. Strukturę krystaliczną analizowano metodą dyfrakcji rentgenowskiej. Właściwości optyczne mierzono technikami elipsometrii spektroskopowej (SE) i spektrofotometrii. SE wykorzystano również do badania jednorodności powierzchni wyżarzanych próbek w postaci pomiarów mapowych. Badanie właściwości optycznych w temperaturze wzrastającej od 23 °C do 150 °C przeprowadzono przy użyciu SE.