ZnO thin film co-doped with F and Al was prepared on a glass substrate via simple non-alkoxide sol-gel spin coating. For a fixed F concentration, the addition of Al co-dopant was shown to reduce the resistivity mainly due to an increase in electrical carrier density compared with ZnO doped with F only, especially after the second post-heat-treatment in a reducing environment. There was no effective positive contribution to the reduction in resistivity due to the mobility enhancement by the addition of Al co-dopant. Optical transmittance of the ZnO thin film co-doped with F and Al in the visible light domain was shown to be higher than that of the ZnO thin film doped with F only.
Transparent conductive oxides (TCO) are necessary as front electrode for most thin film solar cell. In our paper, transparent conducting aluminum-doped Zinc oxide films (ZnO:Al) were prepared by rf magnetron sputtering on glass (Corning 1737) substrate as a variation of the deposition condition. After deposition, the smooth ZnO:Al films were etched in diluted HCI (0.5%) to examine the electrical and surface morphology properties as a variation of the time. The most important deposition condition of surface-textured ZnO films by chemical etching is the processing pressure md the substrate temperature. In low pressures (0.9mTorr) and high substrate temperatures ($\leq$$300^{\circ}C$), the surface morphology of films exhibits a more dense and compact film structure with effective light-trapping to apply the silicon thin film solar cells.
Transparent conductive oxides (TCO) are necessary as front electrode for most thin film solar cell. In our paper, transparent conducting aluminum-doped Zinc oxide films (ZnO:Al) were prepared by rf magnetron sputtering on glass (Corning 1737) substrate as a variation of the deposition condition. After deposition, the smooth ZnO:Al films were etched in diluted HCl (0.5%) to examine the electrical and surface morphology Properties as a variation of the time. The most important deposition condition of surface-textured ZnO films by chemical etching is the processing pressure and the substrate temperature. In low pressures (0.9 mTorr) and high substrate temperatures ($\leq$30$0^{\circ}C$), the surface morphology of films exhibits a more dense and compact film structure with effective light-trapping to apply the silicon thin film solar cells.
Single crystalline ZnO films were successfully grown on R-plane sapphire substrates by plasma-assisted molecular beam epitaxy. Epitaxial relationship between the ZnO film and the R-plane sapphire was determined to be $[-1101]Al_2O_3{\parallel}[0001]ZnO,\;[11-20]Al_2O_2{\parallel}[-1100]ZnO$ based on the in-situ reflection high-energy electron diffraction analysis and confirmed again by high-resolution X-ray diffraction measurements. Grown (11-20) ZnO films surface showed mound-like morphology along the <0001>ZnO direction and the RMS roughness was about 4 nm for $2{\mu}m{\times}2{\mu}m$ area.
We investigated the effect of etching time on the surface roughness, and electrical and optical properties of ZnO and 2 wt% Al-doped ZnO (AZO) films. The ZnO and AZO films were deposited on glass substrates by RF magnetron sputtering technique. The etching experiment was carried out using a solution of 5% HCl at room temperature. The surface roughness was characterized by Atomic Force Microscopy. The electrical property was measured by Hall measurement system and 4-point probe. The optical property was characterized by UV-vis spectroscopy. After the wet chemical etching, the surface textures were obtained on the surface of the ZnO and AZO films. With the increase of etching time, the surface roughness (RMS) of the films increased and the transmittance of the films was observed to decrease. For the AZO film, a low resistivity of $1.0{\times}10^{-3}\;{\Omega}{\cdot}cm$ was achieved even after the etching.
RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 유리 기판위에 ZnO:Al 박막을 증착하고 열공정에 따른 박막의 구조적, 광학적, 전기적 특성을 연구하였다. 열공정 파라미터로는 공정 온도와 어닐링 온도를 이용하였다. 각각의 열공정 파라미터 변화에 따라 ZnO:Al 박막의 특성이 영향 받음을 확인하였다. 모든 샘플에서(002) 우선 배향성을 보였으며 80% 이상의 투과도 특성을 보였다. 하지만, 열공정에 따라 결정성이 나빠지기도 좋아지기도 하였다. 표면 거칠기는 열공정 종류에 상관없이 온도 증가에 따라 증가하였다. 또한, 투과도도 열공정 종류에 상관없이 온도 증가에 따라 감소함을 보인 반면 광학적 밴드갭은 적색이동 현상을 나타내었다. 적색이동 현상은 Burstein-Moss effect와 관련이 있으며 온도증가에 따라 캐리어 이동도가 감소하여 나타난 현상이다. 열공정에서 따라 비저항이 민감하게 변화하였다. 각각의 열공정에서 온도가 증가함에 따라 비저항이 증가하였고 캐리어 농도와 이동도는 감소함을 보이고 있다. ZnO:Al 박막의 화학적인 상태를 분석한 결과, 열공정 온도에 따라 Al 농도 변화와 불순물 표면 흡착 변화가 발생하였으며 이에 따라캐리어 농도와 이동도의 감소가 나타난 것으로 판단된다.
ZnO:Al transparent conductive films were deposited on glass substrates by RF magnetron sputtering technique and annealed by rapid thermal annealing system. The influence of annealing time on the structural, electrical, and optical properties of ZnO:Al thin films was investigated by atomic force microscopy, X-ray diffraction, Hall method and optical transmission spectroscopy. As the annealing time increases from 0 to 5 min, the crystallinity is improved, the root main square surface roughness is decreased and the sheet resistance is decreased. The lowest sheet resistance of ZnO:Al thin film is 90 ohm/sq. The reduction of sheet resistance is caused by increasing carrier concentration due to substituent Al ion. All films are transparent up to 80% in the visible wavelength range and the adsorption edge is a blue-shift due to Burstein-Moss effect with increasing annealing time.
Alternating current and direct current of pure, ball milled, and $Al_{2}$O$_{3}$ added ZnO were investigated by means of complex impedance measurement and voltage-current source measurement unit. The electrical conductivity of A1$_{2}$O$_{3}$ added ZnO samples increases when the content of A1$_{2}$O$_{3}$ is used within 1 at% and decreases when it's used more than that. The increase and decrease of electrical conductivity seem to be the donor effect of $Al_{2}$O$_{3}$ and the increase of the number of ZnO grains, respectively. Impedance spectrum seems to be one semircicle. The size of semicircle increase with increasing the A1$_{2}$O$_{3}$ contents. The calculated dielectric constant(at 50.deg. C) were about 70-140 at the peak of the semicircle. The semicircles seem not to be the resistance of ZnO grain as compared to that of 10 for pure ZnO.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제12권4호
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pp.169-173
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2011
In this study, Al-N codoped p-type zinc oxide (ZnO) thin films were deposited on Si and homo-buffer layer templates in a mixture of $N_2$ and $O_2$ gas with ceramic ZnO:(2 wt% $Al_2O_3$) as a sputtering target using DC- magnetron sputtering. X-ray diffraction spectra of two-theta diffraction showed that all films have a predominant (002) peak of ZnO Wurtzite structure. As the $N_2$ fraction in the mixed $N_2$ and $O_2$ gases increased, field emission secondary electron microscopy revealed that the surface appearance of codoped films on Si varied from smooth to textured structure. The p-type ZnO thin films showed carrier concentration in the range of $1.5{\times}10^{15}-2.93{\times}10^{17}\;cm^{-3}$, resistivity in the range of 131.2-2.864 ${\Omega}cm$, and mobility in the range of $3.99-31.6\;cm^2V^{-1}s^{-1}$ respectively.
CaO and ZnO were added to Al2O3-SiO2 binary system respectively as flux, then ZrO2 and TiO2 were applied as nucleating agent to these CaO-Al2O3-SiO2 and ZnO-Al2O3-SiO2 ternary system glass. The transparency could not be kept in CaO-Al2O3-SiO2 system glass, whereas the transparent glass-ceramics were prepared in ZnO-Al2O3-SiO2 system glass containing ZrO2 as the nucleating agent. At this time the optimum heating temperatures for the nucleation and the crystal growth were 78$0^{\circ}C$ and 97$0^{\circ}C$. The sizes of the precipitated crystals in the transparent glass-ceramics were below 0.1 ${\mu}{\textrm}{m}$, and their light transmissibilities were more than 80%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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