Vislielākais burtu izmērs
Lielāks burtu izmērs
Burtu standarta izmērs

ZnO:Al (AZO) plānās kārtiņas šķērsgriezuma SEM attēls
Mārtiņš Zubkins aizstāves promocijas darbu "Caurspīdīgu un elektrovadošu pārklājumu uz ZnO bāzes izgatavošanas procesa izstrāde un īpašību pētījumi"

09.05.2018.

2018. gada 10. maijā plkst. 15.00 LU Cietvielu fizikas institūtā, Ķengaraga ielā 8, 2. stāva zālē

Caurspīdīgās un elektrovadošās oksīdu (TCO) plānās kārtiņas tiek plaši izmantotas plakanajos displejos, gaismu emitējošās diodēs un plāno kārtiņu saules baterijās. Lai attiecīgās tehnoloģijas kļūtu efektīvākas un lētākas, ir liels pieprasījums pēc jauniem TCO materiāliem ar uzlabotām īpašībām. Svarīgs uzdevums ir attīstīt un izgatavot indiju nesaturošas TCO kārtiņas, jo indijs ir dārgs un toksisks. Ar alumīniju leģēts cinka oksīds (AZO) tiek uzskatīts par potenciālu alternatīvu visbiežāk izmantotajam indija alvas oksīdam (ITO). Lai gan AZO tiek plaši pētīts un izmantots kā TCO materiāls, joprojām nav pilnībā izprasta pašvielas un piemaisījumu tipa defektu un izgatavošanas parametru kopsakarība un ietekme uz optiskajām un elektriskajām īpašībām. Lai TCO kārtiņas izmantotu caurspīdīgajā elektronikā, ir nepieciešams izgatavot kvalitatīvus un stabilus p-tipa TCO materiālus, jo lielākā daļa TCO ir n-tipa. Turklāt TCO kārtiņu izgatavošanas tehnoloģijai jābūt piemērotai TCO integrēšanai daudzslāņu struktūrās un liela apjoma ražošanā.

Šajā darbā ir izgatavotas n-tipa AZO un p-tipa ZnO:Ir un Zn-Ir-O plānās kārtiņas ar reaktīvo līdzstrāvas (DC) magnetrono izputināšanas metodi, kas ir piemērota kārtiņu uzklāšanai uz liela laukuma pamatnēm. Kārtiņas tika raksturotas ar XRF, XRD, XAS, SEM, Ramana un FTIR spektroskopiju, elektrisko vadītspēju, Holla efektu, termoelektriskajiem mērījumiem un redzamās gaismas caurlaidību un atstarošanos. Kārtiņu īpašības tika analizētas atkarībā no izgatavošanas parametriem un sastāva.

Darba gaitā ir izstrādāts AZO kārtiņu izgatavošanas process. Ir novērtēta skābekļa plūsmas ietekme reaktīvā procesā uz AZO kārtiņu struktūru un īpašībām. Darbā ir nodemonstrēta un izskaidrota strauja cinka un alumīnija koncentrāciju attiecības izmaiņa pie zemas skābekļa plūsmas. Zema īpatnēja pretestība (10-4 Ωcm) ir iegūta šaurā skābekļa plūsmas diapazonā. Al piemaisījumu elektriskā aktivācija un kārtiņas struktūra strauji mainās atkarībā no izmantotās skābekļa plūsmas vērtības. Šī efekta rezultātā strauji izmainās brīvo elektronu koncentrācija un kustīgums.

ZnO pievienojot irīdiju, norit kristāliskās struktūras degradācija līdz tā kļūst pilnībā amorfa Ir koncentrācijas diapazonā no 7 līdz 16 at.%. Līdz ar Ir koncentrācijas izmaiņu ir novērojama Ir jona lādiņa pāreja starp 5+ un 4+. ZnO:Ir un Zn-Ir-O kārtiņu Ramana spektros ir detektēta jauna un intensīva josla ap 720 cm-1, kas ir attiecināma uz O2-2 peroksīda jonu stiepes svārstībām. Palielinot Ir koncentrāciju, strauji pieaug elektriskā vadāmība un redzamās gaismas absorbcija. Ir koncentrācijas diapazonā no 12,4 līdz 16,4 at.% norit pāreja no n-tipa uz p-tipa vadītspēju.