固層エピタキシャル成長を利用したZnO薄膜の作製

固相外延生长 ZnO 薄膜

• 批准号: 16760023
• 负责人: 安部 功二
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760023/
• 关键词: ZnO; イオン注入; 熱アニール; 固層成長; 光反射率測定

平成16年度は、スパッタリング法で作製したZnO薄膜にイオン注入を行い、結晶性の変化を観察した。今年度はイオン注入前のZnO薄膜の結晶性を向上させるため、レーザーアブレーション法を用いてZnO薄膜堆積を行った。今年度得られた結果を以下に示す。【レーザーアブレーション法によるZnO薄膜堆積】c面サファイア上にレーザーアブレーション法を用いてZnO膜を堆積させた。雰囲気ガスは酸素、圧力は300mTorrとし、基板温度は300〜700℃の範囲で変化させた。また、KrFエキシマレーザーの照射エネルギー密度は2.5〜4.0J/cm^2の範囲で変化させた。基板温度500℃、エネルギー密度3.0J/cm^2の条件のとき、c面サファイア上に(110)面に配向し、その他の条件では(001)面に配向したZnO薄膜が成長することが解かった。レーザーアブレーション中のプルームの発光を調べたところ、Zn、Oの励起種やイオンの発光強度はレーザーの照射エネルギー密度によって変化することが確認された。結晶の配向と基板に到達する原子、分子に関連性があることが示唆された。作製したZnO膜の伝導形は全ての試料がn形を示した。【イオン注入と結晶欠陥の回復】(001)配向したZnO薄膜に酸素または窒素イオン注入を行い、熱アニールによる欠陥の回復を試みた。注入不純物密度は5×10^<18>/cm^3であり、アニール温度は700℃、アニール雰囲気は窒素とした。注入した不純物に関係なく、アニール前後で表面モフォロジーに顕著な変化は観察されなかった。また、アニール後の試料のシート抵抗はイオン注入前よりも高くなり、イオン注入後に観察されなくなっていたバンド端付近のPL発光はアニールにより回復した。アニール中の固層成長により、微結晶が形成されたものと推測される。固層成長によるZnO微結晶形成の可能性が示唆される。

In 2016, the ZnO thin film was prepared by the method of crystal implantation and crystallization. This year, the crystallinity of ZnO thin films before implantation was improved. This year's results are shown below. ZnO thin film deposition method The temperature of the substrate varies from 300 ℃ to 700℃, and the pressure is 300mTorr. The density of the irradiated light is 2.5 ~ 4.0J/cm^2. The ZnO thin films were grown under the following conditions: substrate temperature 500℃, growth density 3.0J/cm^2, orientation of (110) plane on the surface of the substrate, orientation of (001) plane on the surface of the substrate. The light intensity of the excitation species of Zn, O and the light intensity of the irradiation species of Zn, O are determined by the light intensity of the irradiation species. Crystal alignment is based on atomic and molecular correlations. Preparation of ZnO film and its conductive properties (001) ZnO thin film alignment, acid injection, thermal injection and recovery Impurity density is 5×10^<18>/cm^3, temperature is 700℃, impurity density is 10 × 10 ^/cm^3. Due to the injection of impurities, the surface changes on the front and back of the nozzle are observed. After injection, the sample's resistance is high, and after injection, the sample's PL emission is low. The growth of solid layer in the film is predicted to be due to the formation of microcrystals. The possibility of ZnO microcrystal formation during solid layer growth is discussed.