Vislielākais burtu izmērs
Lielāks burtu izmērs
Burtu standarta izmērs
Caurspīdīgu un elektrovadošu pārklājumu uz ZnO bāzes izgatavošanas procesa izstrāde un īpašību pētījumi
Pēdējās izmaiņas veiktas:
06.02.2017

Mārtiņš Zubkins (LU CFI EXAFS spektroskopijas laboratorija)

Caurspīdīgajām un elektrovadošajām oksīdu (TCO) plānajām kārtiņām piemīt unikālas un ļotinoderīgas īpašības. Tās izmanto gan informācijas (LCD, OLED, skārienjūtīgajos displejos), gan enerģijastehnoloģijā (saules baterijās, zemas emisijas logos). Visvairāk lietotais n-tipa TCO materiāls ir In2O3:Sn(ITO). ITO jāmeklē alternatīva, jo indijam raksturīga neprognozējama cenas izmaiņa un ITO kārtiņuizgatavošanas nosacījumi nav piemēroti uz lokanām polimēra plēvēm. Ar reaktīvo magnetrono izputināšanuizgatavotās ZnO:Al (AZO) kārtiņas tiek plaši pētīts, kā alternatīva ITO, un to īpašības ir stipri atkarīgas noprocesā izmantotā skābekļa daudzuma.

Turpmāku caurspīdīgās elektronikas attīstību uz TCO bāzes kavē p-tipa TCO trūkums.Eksperimentālu un teorētisku pētījumu rezultāti rāda, ka polikristāliskas spineļa ZnIr2O4 plānās kārtiņas aratbilstošiem akceptora tipa defektiem ir p-tipa vadītāji. Svarīgs ir fakts, ka šī materiāla elektriskās unoptiskās īpašības saglabājas arī amorfā fāzē, kas atvieglo šī materiāla izgatavošanas procesu.

Šajā darbā tika izgatavotas AZO un Zn-Ir-O (ZnO:Ir) kārtiņas ar reaktīvo magnetrono uzputināšanasmetodi. AZO kārtiņas tika izgatavotas pie dažādām skābekļa plūsmām, bet Zn-Ir-O kārtiņām tika variētaIr/Zn koncentrāciju attiecība plašā diapazonā. Paraugu sastāvs, struktūra, elektriskās un optiskās īpašībastika pētītas ar XRF, virsmas profilometriju, XRD, XAS, Ramana un FTIR spektroskopiju, redzamās gaismascaurlaidības un atstarošanās mērījumiem, Holla efektu un termoelektriskiem mērījumiem.

Al/Zn koncentrāciju attiecība AZO kārtiņās ir atkarīga ne tikai no izmantotā mērķa sastāva, bet arīno izmantotās skābekļa plūsmas. Šai attiecībai palielinoties, AZO struktūra pāriet no kristāliski orientētasuz rentgenstariem amorfu struktūru. Zema elektriskā pretestība (~ 10-4 Ωcm) AZO kārtiņām ir sasniedzamašaurā skābekļa plūsmas diapazonā. Optiskā aizliegtā zona strauji palielinās AZO struktūrai pārejot nokristāliski orientētas uz rentgenstariem amorfu struktūru. Elektronu koncentrācijai vadāmības zonāpieaugot, AZO kārtiņu optiskā aizliegtā zona palielinās.

Nano-kristāliskas ZnO plānās kārtiņas pakāpeniski pāriet amorfā fāzē, tām pievienojot Ir. Pāreja uzamorfu kārtiņas struktūru norit pie lielākām irīdija koncentrācijām, ja izgatavošanas procesā pamatne tieksildīta. Amorfo Zn-Ir-O plāno kārtiņu atomārā tīkla struktūras motīvs galvenokārt sastāv no ZnO4 tetraedriem un IrO6 oktaedriem. Peroksīdu jonu O22- svārstības, iespējams, ir atbildīgas par intensīvoRamana joslu pie 710 cm-1. ZnO:Ir kārtiņām elektriskā pretestība samazinās eksponenciāli (83 Ωcm -2,6×10-4 Ωcm) līdz ar Ir koncentrācijas pieaugumu (12 - 100 at. %). Elektrovadītspēja no termiskiierosināma „lēcienveida” pusvadītāja tipa mehānisma pakāpeniski pāriet metāliskā no temperatūrasneatkarīgā vadāmības mehānismā Ir koncentrācijas apgabalā no 30,0 līdz 40,0 at. %. Elektrovadītspējastips mainās no n-tipa uz p-tipu Ir koncentrācijas apgabalā no 12,4 līdz 16,4 at. %.