Синтез многослойных структур на основе оксида цинка с периодической пространственной локализацией донорной примеси

Цель. Изучение процессов формирования, электрических и оптических свойств многослойных тонкопленочных периодических структур на основе чередующихся слоев нелегированного и легированного алюминием оксида цинка в зависимости от толщины единичных слоев и температуры синтеза.

Процедура и методы. Синтез периодических структур выполнен в едином вакуумном цикле путем последовательного осаждения слоев из двух магнетронных источников. Проведено сравнительное исследование структуры и функциональных свойств одиночных слоев нелегированного и легированного алюминием оксида цинка, а также многослойных структур на их основе с использованием методов рентгеновской дифракции, растровой электронной микроскопии, оптической спектроскопии.

Результаты. Установлены механизмы трансформации многослойных тонкопленочных структур n×(AZO/ZnO) с изменением толщины элементарных слоев и температур синтеза.

1. Park J., Heo S., Park K., Song M.H., Kim J.-Y., Kyung G., Ruoff R.S., Park J.-U., Bien F. Research on flexible display at Ulsan National Institute of Science and Technology // npj Flex. Electron. 2017. Vol. 1. P. 9. https://doi.org/10.1038/s41528-017-0006-9

2. Afre R.A., Sharma N., Sharon M., Sharon M. Transparent conducting oxide films for various applications: a review // Rev. Adv. Mater. Sci. 2018. Vol. 53. P. 79-89.

3. Ginley D.S., Hosono H., Paine D.C. Handbook of Transparent Conductors. Springer Science & Business Media, 2010. 534 p.

4. Eluyemi M.S., Eleruja M.A., Adedeji A.V., Olofinjana B., Fasakin O., Akinwunmi O.O., Ilori O.O., Famojuro A.T., Ayinde S.A., Ajayi E.O.B. Synthesis and Characterization of Graphene Oxide and Reduced Graphene Oxide Thin Films Deposited by Spray Pyrolysis Method // Graphene 2016. Vol. 5. P. 143-154. http://dx.doi.org/10.4236/graphene.2016.53012

5. Zhou Y., Azumi R. Carbon nanotube based transparent conductive films: progress, challenges, and perspectives // Science and Technology of Advanced Materials 2016. Vol. 17. № 1. P. 493–516. http://dx.doi.org/10.1080/14686996.2016.1214526

6. Ma Q., Wang H.-H., Zhou L., Fan J., Liao C., Guo X., Zhang S. Robust Gate Driver on Array Based on Amorphous IGZO Thin-Film Transistor for Large Size High-Resolution Liquid Crystal Displays // IEEE Journal of the Electron Devices Society 2019. Vol. 7. P. 717-721.

7. Yang T.-T., Kuo D.-H., Tang K.-P. n-type Sn substitution in amorphous IGZO film by sol-gel method: A promoter of hall mobility up to 65 cm2/V·s // Journal of Non-Crystalline Solids 2021. Vol. 553. P. 120503.

8. Jiang H.X., Lin J.Y. Semiconductor superlattices with periodic disorder // Journal of Applied Physics 1984. Vol. 63. P. 1988. P. 1984-1989. doi: 10.1063/1.341098

9. Lee H.B., Jin W.Y., Ovhal M.M., Kumar N., Kang J.W. Flexible transparent conducting electrodes based on metal meshes for organic optoelectronic device applications: a review // J. Mater. Chem. С. 2019. Vol. 7. № 5. P. 1087-1110. DOI: 10.1039/c8tc04423f

10. Lee J.H., Woo K.Y., Kim K.H., Kim H.-D., Kim Т.G. ITO/Ag/ITO multilayer-based transparent conductive // Optics Letters 2013. Vol. 23. № 1. P. 5055-5058. DOI: 10.1364/OL.38.005055

11. Asvarov A.Sh., Muslimov A.E., Akhmedov A.K., Abduev A.Kh., Kanevsky V.M. A Laboratory Apparatus for Spark Plasma Sintering of Ceramic and Composite Materials // Instruments and Experimental Techniques 2019. Vol. 62. P.726–730.

12. Akhmedov A.K., Asvarov A.S., Muslimov A.E., Kanevsky V.M. A Multi-Position Drum-Type Assembly for Simultaneous Film Deposition at Different Temperatures in a Single Sputter Cycle–Application to ITO Thin Films // Coatings 2020. Vol. 10. № 11. P. 1076. https://doi.org/10.3390/coatings10111076

13. Maldonado F., Stashans A. Al-doped ZnO: Electronic, electrical and structural properties // Journal of Physics and Chemistry of Solids 2010. Vol. 71. № 5. P. 784-787. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2010.02.001

14. Abduev A., Akmedov A., Asvarov A., Chiolerio A. A Revised Growth Model for Transparent Conducting Ga Doped ZnO Films: Improving Crystallinity by Means of Buffer Layers // Plasma Process. Polym. 2015. Vol. 12. P. 725-733. https://doi.org/10.1002/ppap.201400230

15. Gultepe O., Atay F. The effect of Al element on structural, optical, electrical, surface and photocatalytic properties of Sol-gel derived ZnO films // Appl. Phys. A 2022. V. 128. P. 25. https://doi.org/10.1007/s00339-021-05173-6

16. Aydemir S., Karakaya S. The effect of Al on structure, morphology and optical properties of network texture ZnO thin films synthesized using the sol–gel method //Optik 2015. Vol. 126. № 18. P. 1735-1739. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2015.04.055