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固体触媒反応で生成させた高温水分子ビームを用いた金属酸化物薄膜の作製

利用固体催化剂反应产生的高温水分子束制备金属氧化物薄膜

基本信息

批准号：
23560005
负责人：
西山洋
金额：
$ 3.33万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23560005/
关键词：
ZnO 触媒反応高温水蒸気超音速分子ビーム

项目摘要

高い品質のZnO薄膜を低い基版温度で成膜することはCEW-CVD法を用いて、ガラス基板上への透明伝導膜を成膜する上で、極めて重要な技術となる。低基板温度プロセスにおいても高い電気特性を有するZnO薄膜を成膜するためには、より良質な水蒸気を噴出することが可能なノズルの開発が必要である。ノズルから噴出する水蒸気の拡散を抑制し、基板に入射する水蒸気量を増加させ、噴出する水蒸気の速度を増加させることにより、基板表面のガス密度(水蒸気圧力)を増加させることが有効と考え、CEW-CVD法用ラバーノズルを開発した。ラバールノズルを取り付けたCEW-CVD装置で成膜した、ZnO薄膜のキャリア移動度基板温度依存性を示す。673Kの基板温度で成膜したZnO薄膜は147cm^2Nsという高いキャリア移動度を示し、キャリア密度もキャリア密度7.95×10^<16>cm^<-3>と極めて低い値となった。さらに基板温度を低下させても、キャリア移動度の悪化に緩やかであり、523Kの基板温度でも、キャリア移動度が112cm^2s^<-1>V^<-1>と高い値を維持した。成膜する基板温度が低下しても、ZnO(0002)のωロッキングカーブの半値幅が広くならず、ZnO薄膜の結晶性の悪化が暖やかであることが明らかになった。523Kで新規開発したラバールノズルを用い、成膜したZnO薄膜表面では、従来のノズルを用いて成膜したZnO薄膜表面よりも大きな結晶が膜表面に存在しており、X線回折測定結果とよく一致した。これは、開発したラバールノズルから、質の高い水蒸気を噴出すことが可能となり、低い基板温度においても、結晶の成長を促進させることが可能となったためであると考えられる。以上の結果より、高い品質のZnO薄膜を作製可能な新規CVD手法であるCEW-CVD装置の開発に成功した。

High quality ZnO thin films with low substrate temperatures are important techniques for the formation of transparent conductive films on substrates by CEW-CVD. It is possible to form ZnO thin films with high electrical characteristics at low substrate temperatures and to eject high-quality water vapor, which makes it necessary to develop such films. The dispersion of water vapor in the substrate is suppressed, the amount of water vapor incident on the substrate is increased, the velocity of water vapor in the substrate is increased, and the density of the substrate surface (water vapor pressure) is increased. The temperature dependence of ZnO thin film on substrate temperature was demonstrated by CEW-CVD apparatus. The ZnO film was deposited at 673K. The film thickness was 147 cm2. The film thickness was 7.95×10 <16>cm<-3>. The temperature of the substrate was lowered to 523K, and the mobility was maintained at 112 cm^2s<-1><-1>. The temperature of the substrate for film formation is lower than that of ZnO(0002), and the crystallization of ZnO thin films is warmer than that of ZnO (0002). 523K. The results of X-ray reflection measurement are consistent with those of the new method. The temperature of the substrate is low, and the growth of the crystal is promoted. As a result, high-quality ZnO films can be fabricated by new CVD methods, and CEW-CVD devices can be successfully developed.