Estudo dos mecanismos de dopagem e eficiência de ionização em filmes finos de ZnO:Al

Abstract

Neste trabalho foi realizado o estudo sobre o efeito da pressão e a evolução da espessura nos filmes de AZO, produzidos com alvo metálico e alvo cerâmico através da técnica RF magnetron sputtering. Este estudo teve a finalidade de investigar as propriedades ópticas, estruturais, morfológicas e principalmente as propriedades elétricas, especificamente a causa que leva a baixa ativação dos átomos de alumínio nos filmes de AZO. O mesmo tem despertado a atenção de diversos pesquisadores, a fim de compreender a baixa eficiência de ionização. Para tanto, os filmes de AZO foram submetidos a investigação da pressão de sputtering na faixa de 0,1 a 6,7 Pa, utilizando alvo metálico de Zn-Al (5% at) crescidos a temperatura ambiente. Verificou-se que a melhor pressão de crescimento se encontra em 0,1 Pa, para esta pressão os valores de resistividade e mobilidade apresentada são 8,5x10-4 Ωcm e 17 cm2/Vs e eficiência de ionização 6,2%. Após encontrado o melhor valor de pressão dentro do intervalo estipulado, a evolução da espessura foi investigada apresentando variação de 29 a 1033 nm utilizando alvo cerâmico de ZnO:Al2O3 (3,2% at) a temperatura ambiente. Este estudo revelou que os melhores filmes apresentaram valor médio da espessura entre 130 a 557 nm, com um valor máximo de mobilidade eletrônica de 33,5 cm2/Vs e eficiência de ionização de 18,3%.

In this work the effect of the pressure and the thickness evolution on the AZO films produced with metallic target and ceramic target through the magnetron sputtering RF technique was carried out. This study aimed to investigate the optical, structural, morphological and especially electrical properties, specifically the cause that leads to the low activation of aluminum atoms in AZO films. The same has attracted the attention of several researchers in order to understand the low ionization efficiency. To do so, the AZO films were subjected to sputtering pressure investigations in the range of 0.1 to 6.7 Pa, using Zn-Al metal target (5% at) grown at room temperature. It has been found that the best growth pressure is at 0.1 Pa, for this pressure the values of resistivity and mobility presented are 8.5x10-4 Ωcm and 17 cm2/Vs and ionization efficiency 6.2%. After the best pressure value was found within the stipulated range, the thickness evolution was investigated, varying from 29 to 1033 nm using a ZnO:Al2O3 ceramic target (3.2% at) at room temperature. This study showed that the best films had a mean value of thickness between 130 and 557 nm, with a maximum electronic mobility of 33.5 cm2/Vs and ionization efficiency of 18.3%.