Subscribe to the gold package and get unlimited access to Shamra Academy
Register a new userDefects in ZnO Thin Films Grown By Atomic Layer Deposition
العيوب في الأفلام الرقيقة من النوع ZNO المنماة بطريقة الترسيب الذري الطبقي
2420
0 25
0
(
0
)
Authors
نبيل متوج( باحث )
Created by
Shamra Editor
Ask ChatGPT about the research
نناقش في هذا البحث، تأثير العيوب النقطية على الخصائص الكهربائية و الضوئية لأفلام رقيقة من أكسيد الزنك تم تنميتها بطريقة الترسيب الذري الطبقي على ركائز من الزجاج و السيلكون عند درجة حرارة منخفضة (100°C). أنجزت قياسات أطياف التألق الضوئي عند درجة حرارة الغرفة، و الأطياف الكتلوية الأيونية الثانوية، و قياسات مفعول هول لطبقات من أكسيد الزنك. أجريت عملية التسخين عند درجة حرارة 400 °C لعينة ZnO المنماة على ركيزة من الزجاج في الهواء و في جو من الأزوت N2 لمدة نصف ساعة. إن التسخين الطويل يؤدي إلى اختزال كبير لتركيز الإلكترونات، و في نفس الوقت، نلاحظ زيادة واضحة في حركية حاملات الشحنة، الذي قد يؤدي إلى انخفاض عدد العيوب الأصلية في طبقات أكسيد الزنك. لوحظ أيضا أن ذرات الهيدروجين في عينات أكسيد الزنك لا تسيطر على الخصائص الكهربائية بازدياد تركيز الإلكترونات.
In the present paper, we discuss the influence of point defects on electrical and optical characteristics of ZnO thin films grown by the atomic layer deposition (ALD) method on glass and silicon substrates at low temperature (100°C). Room temperature photoluminescence (RT PL) spectra, secondary ion mass spectroscopy (SIMS), and Hall Effect measurements were made for as-grown ZnO layers. The annealing process was performed in air as well as in N2 atmosphere at 400°C for half an hour. The long annealing resulted in a larger reduction in electron concentration. Simultaneously, an evident increase in carrier's mobility was observed, which may suggest that annealing resulted in a decreased number of native defects in the ZnO layers. Also, it was observed that hydrogen atoms in ZnO samples did not dominate their electrical properties with the increase of electrons concentration.
Artificial intelligence review:
Research summary
تناقش هذه الورقة البحثية تأثير العيوب النقطية على الخصائص الكهربائية والضوئية لأفلام رقيقة من أكسيد الزنك (ZnO) التي تم تنميتها باستخدام طريقة الترسيب الذري الطبقي (ALD) على ركائز من الزجاج والسيليكون عند درجة حرارة منخفضة (100°C). تم قياس أطياف التألق الضوئي عند درجة حرارة الغرفة، والأطياف الكتلوية الأيونية الثانوية، وقياسات مفعول هول لطبقات أكسيد الزنك. أظهرت النتائج أن عملية التسخين عند درجة حرارة 400°C لعينة ZnO المنماة على ركيزة من الزجاج في الهواء وفي جو من الأزوت لمدة نصف ساعة تؤدي إلى انخفاض كبير في تركيز الإلكترونات وزيادة واضحة في حركية حاملات الشحنة. كما تبين أن ذرات الهيدروجين في عينات أكسيد الزنك لا تسيطر على الخصائص الكهربائية مع زيادة تركيز الإلكترونات. تشير النتائج إلى أن التسخين يؤدي إلى انخفاض عدد العيوب الأصلية في طبقات أكسيد الزنك، مما يحسن من الخصائص الكهربائية والضوئية لهذه الأفلام. يمكن التحكم في هذه الخصائص من خلال تعديل بارامترات النمو مثل درجة حرارة الترسيب وجرعات المصادر، مما يجعل هذه الأفلام مناسبة لتطبيقات الإلكترونيات الحديثة والإلكترونيات الضوئية.
Critical review
دراسة نقدية: تعتبر هذه الورقة البحثية ذات أهمية كبيرة في مجال تحسين الخصائص الكهربائية والضوئية لأفلام أكسيد الزنك، إلا أن هناك بعض النقاط التي يمكن تحسينها. أولاً، لم يتم التطرق بشكل كافٍ إلى تأثير العيوب الأخرى غير العيوب النقطية على الخصائص المدروسة، مما قد يحد من شمولية النتائج. ثانياً، كان من الممكن تقديم تحليل أكثر تفصيلاً للبيانات التجريبية وربطها بالنظريات الحالية بشكل أعمق. أخيراً، قد يكون من المفيد إجراء دراسات إضافية على ركائز مختلفة ودرجات حرارة متنوعة لتوسيع نطاق النتائج وتأكيدها.
Questions related to the research
-
ما هي الطريقة المستخدمة لتنمية أفلام أكسيد الزنك في هذه الدراسة؟
تم استخدام طريقة الترسيب الذري الطبقي (ALD) لتنمية أفلام أكسيد الزنك في هذه الدراسة.
-
ما هو تأثير التسخين عند درجة حرارة 400°C على عينات أكسيد الزنك؟
التسخين عند درجة حرارة 400°C يؤدي إلى انخفاض كبير في تركيز الإلكترونات وزيادة واضحة في حركية حاملات الشحنة في عينات أكسيد الزنك.
-
هل تسيطر ذرات الهيدروجين على الخصائص الكهربائية لأفلام أكسيد الزنك؟
لا، ذرات الهيدروجين في عينات أكسيد الزنك لا تسيطر على الخصائص الكهربائية مع زيادة تركيز الإلكترونات.
-
ما هي التطبيقات المحتملة لأفلام أكسيد الزنك التي تم الحصول عليها في هذه الدراسة؟
يمكن استخدام أفلام أكسيد الزنك في تطبيقات الإلكترونيات الحديثة والإلكترونيات الضوئية، مثل الترانزستورات الرقيقة (TFTS) والأجهزة التي تتطلب مجموعة حرارية منخفضة.
References used
CAN, M. MUSA; SHAH, S. ISMAT; DOTY, F.M; HAUGHN, R. C; FIRAT, T. Electrical and optical properties of point defects in ZnO thin films, J. Phys. D: Appl. Phys. 45, 2012, pp.1-11
ÖZGÜR, Ü; ALIVOV, YA. I.; LIU, C; TEKE, A; RESHCHIKOV, M. A; DOGAN, S; AVRUTIN, V; CHO, S.-J; MORKOÇ H. A comprehensive review of ZnO materials and devices, Journal of Applied Physics 98(4), 2005, p. 041301
KLINGSHIRN C. ZnO: from basics towards applications, Physica Status Solidi (b) 244(9), 2007, pp. 3027–3073
rate research
Read More
In this paper we present the structural, optical and electrical characteristics of ZnO thin films grown for different parameters by the atomic layer deposition (ALD) method. The films were grown on glass and silicon substrates at low temperatures. We
used diethyl-zinc (DEZn) and deionized water as zinc and an oxygen sources, respectively. Measurements of surface morphology, photoluminescence at room temperature (RT PL) and Hall Effect were made for ZnO layers. The films obtained at 130°C show the highest carrier concentration (1.1×1019 cm-3) and the lowest resistivity (2.84×10-2 Wcm). The films exhibit mobility up to 19.98 cm2/Vs that we associate to the technological process used.
A study of surface chemical composition has been performed by using Auger Electron Spectroscopy (AES) for ZnO layers grown by Atomic Layer Deposition (ALD) procedure.Elements on surface of materials were identified,and, an atomic concentration of ele
ments on surface was determinate. Onlysmall amount of carbon or carbon compounds detected, easily removed by argon ion sputtering. Also, long argon ion sputtering partly depleted surface of oxygen.
Thin films of ZnO were successfully prepared on glass substrates with different thicknesses by sol-gel method by using zinc acetate dehydrate as precursor. The surface of thin films morphology from were studied by AFM micrographs, the structural prop
erties of the obtained ZnO thin film are studied using X-ray diffraction spectra and their elemental analysis by X-ray energy dispersion spectroscopy (EDX). Moreover, optical properties and emission of ZnO nano thin film were evaluate during ultraviolet-visible-infrared and photoluminescence spectra. The AFM investigations have revealed that the morphology of the films is smooth and homogeneous specially for the high thickness and the grains produced on the surface take the form of nano rods with an average diameter of 240nm. Structural analysis by X-ray diffraction showed that the deposited films have a preferred orientation along the direction (112) and are relatively uniform with average crystal size 19nm, while the EDX spectrum showed that the elemental composition of these films is zinc oxide. The spectrophotometer Ultraviolet -Visible confirms that it is possible to get good transparent ZnO films with a transmission of 77 to 92% in the infrared. The values of optical gaps Eg vary between 3.273 - 3.256 eV. The peak of photoluminescence exhibited a visible emission peak at 616nm that refers to possibility of using thin films as an effective medium of random laser.
In this paper we present the preparation of PbS nanocrystalline thin films
using Chemical Bath Deposition (CBD) technique. We have performed this
work in order to study the photoconductivity of PbS semi-conductor thin films.
The details of the pre
paration method are described. Thickness of deposited
films has been determined using mechanical and optical methods. From the
optical absorption measurements we have determined the band gap values.
Using the first approximation parabolic bands model and the obtained values
of band gaps, we have determined the size of PbS nanocrystallites. Also, we
have investigated the electrical and photoelectrical behaviors of the PbS films.
Our study shows that the size of PbS thin films nanocrystallites affects the
photoconductive properties of the material. Furthermore, investigations show
that there are two different sizes of grains located in two different layers, the
first one, with grain’s size of about 25nm, concerns the part of PbS deposited
directly on the glass substrate and the second layer, with grain’s size of about
70nm, concerns the PbS deposited on the first layer.
There are wide uses of tin oxide thin films, especially in the field of
transparent conductors, solar cells, gas sensors and piezoelectric materials.
Laser deposition is considered one of the most important techniques followed to
obtain these film
s. In this research, we develop a technique to obtain
homogeneous thin films of tin oxide depending on vaporization of pile targets of
this oxide by continuous CO2 laser in the atmosphere, with a fan which
guarantees obtaining homogenous films. Some of these films were annealed in
different conditions. The optical microscope images revealed the presence of
high degree of homogeneity, while the X-Ray study showed different
crystallization grain orientations which depend on the preparation conditions.
The preferred direction is (110). The optical absorption gives information
about the value of the effective band gal for the samples before and after
thermal annealing. We have found that some films have Eg = 3.2 ev. before
annealing, and after long annealing they have Eg=1.3ev. In addition, the hard
annealed thin films reveal anisotropy in the optical and electrical.
Characteristics, they have different absorption coefficients in two
perpendicular directions, also there is an electrical resistance anisotropy along
these two directions especially after hard annealing. The Eb was 0.73 ev before
annealing, it became 0.37 ev for one direction and 0.32 ev for the other
direction.
Log in to be able to interact and post comments
comments
Fetching comments
Sign in to be able to follow your search criteria
