PL219259B1 - Target do wytwarzania przezroczystych warstw półprzewodnikowych ZnIrSiO oraz sposób wytwarzania takiego targetu - Google Patents
Target do wytwarzania przezroczystych warstw półprzewodnikowych ZnIrSiO oraz sposób wytwarzania takiego targetuInfo
- Publication number
- PL219259B1 PL219259B1 PL396935A PL39693511A PL219259B1 PL 219259 B1 PL219259 B1 PL 219259B1 PL 396935 A PL396935 A PL 396935A PL 39693511 A PL39693511 A PL 39693511A PL 219259 B1 PL219259 B1 PL 219259B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- target
- layers
- producing
- znirsio
- transparent
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 claims description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 3
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052566 spinel group Inorganic materials 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 229920005570 flexible polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest target do wytwarzania metodą fizycznego osadzania z fazy gazowej przezroczystych warstw półprzewodnikowych ZnIrSiO o przewodnictwie typu p oraz sposób wytwarzania takiego targetu.
Najbardziej perspektywicznym polem zastosowań półprzewodników szeroko przerwowych o dużej transmisji optycznej w obszarze widzialnym i podczerwieni są przezroczyste przyrządy elektroniczne na elastycznych podłożach. Wykorzystanie giętkich polimerowych lub szklanych podłoży narzuca jednak bardzo istotny wymóg technologiczny odnośnie maksymalnej temperatury, w jakiej można wykonywać procesy osadzania poszczególnych warstw półprzewodnikowych w takich przyrządach. Dla podłoży najbardziej termoodpornych temperatura ta nie powinna być wyższa niż 350°C. [Myeon-CheonChoi i inni, Próg. Polym. Sci. 33, 581(2008)].
Istnieje cała klasa materiałów półprzewodnikowych, które mogą być hodowane w niskich temperaturach i wykazują właściwości odpowiednie do konstrukcji przezroczystych przyrządów. Są to amorficzne półprzewodniki tlenkowe typu n oparte o ZnO jak np. InGaZnO. Jednakże zasadniczą przeszkodą dla realizacji pełnego potencjału przezroczystej elektroniki jest trudność w uzyskaniu materiałów o przewodnictwie typu p, a w szczególności brak materiałów, które mogłyby być wytwarzane w odpowiednio niskich temperaturach.
Ostatnio, w poszukiwaniu odpowiedniego półprzewodnika szeroko przerwowego typu p, prowadzone są intensywne badania nad związkami opartymi o ZnO o strukturze spinelu ZnM2O4 gdzie
M=Co, Rh, Ir.
Z publikacji H. Mizoguchi [Appl. Phys. Lett. 80, 1207 (2002)] i z publikacji H. K. Kim [J. Appl.
Phys. 95, 7387 (2004)] znane są krystaliczne warstwy spineli ZnRh2O4 i ZnCo2O4, które wykazują samoistne przewodnictwo dziurowe. Jednakże technologia monokrystalicznych spineli wymaga użycia bardzo wysokich temperatur, niekompatybilnych z zastosowaniem elastycznych podłoży.
Z publikacji M. Dekkers [Appl. Phys. Lett. 90, 021903 (2007)], S. Narushima [Adv. Mater. 15,
1409 (2003)] i H. K. Kim [J. Appl. Phys. 95, 7387 (2004)] znane są rozwiązania alternatywne dla monokrystalicznych spineli, a mianowicie materiały w postaci cienkich warstw o składzie ZnM 2O4 ale strukturalnie polikrystaliczne bądź amorficzne. Warstwy te wytwarza się na drodze fizycznego osadzania z fazy gazowej metodą ablacji laserowej bądź rozpylania katodowego z wykorzystaniem odpowiednich targetów. W publikacjach tych pokazano, że dla określonych parametrów procesu osadzania, zarówno warstwy polikrystaliczne jak i amorficzne charakteryzują się podobnie jak kryształy objętościowe, przewodnictwem typu p, przy czym badania Dekkersa [thesis http://purl.utwente.nl/publications/57879] pokazują że spinel Znlr2O4 ma samoistne przewodnictwo typu p i przerwę energetyczną ok. 3 eV, spełniającą wymagania przezroczystej elektroniki.
Należy w tym miejscu podkreślić, że w znanych i stosowanych materiałach o składzie spineli na bazie ZnO podstawowym problemem jest bardzo wysoka koncentracja swobodnych nośników ładunku
21 -3 (1020-1021 cm-3), co sprawia, że materiały te nie mogą być wykorzystanie w konstrukcji aktywnych obszarów przyrządów półprzewodnikowych, a jedynie jako przezroczyste warstwy przewodzące.
W opisanych sposobach, targety do osadzania warstw stanowią polikrystaliczne spinele lub spieki tlenków odpowiednich metali. Ich wytworzenie wymaga długoczasowej obróbki w młynach kulowych a następnie sprasowywania i zgrzewania w wysokich temperaturach i pod ciśnieniem. Alternatywą jest użycie metody jednoczesnego reaktywnego rozpylania katodowego czystych metali, która z kolei wymaga użycia wysoce wyspecjalizowanego sprzętu do prowadzenia procesu osadzania.
Celem wynalazku jest opracowanie targetu do wytwarzania metodą rozpylania katodowego półprzewodnikowej warstwy ZnIrSiO, o przewodnictwie typu p, która charakteryzowałaby się przerwą energetyczną większą niż 3 eV, a więc byłaby atrakcyjna z punktu widzenia przezroczystej elektroniki.
Target według wynalazku składa się z co najmniej jednej sekwencji warstw Ir/Zn/Si/lr, przy czym warstwa Ir jest zawsze warstwą pierwszą i warstwą ostatnią. Grubość poszczególnych warstw jest tak dobrana że całkowity skład atomowy targetu wynosi 50±5%lr, 25±2,5%Zn, 25±2,5%Si, zaś jego sumaryczna grubość jest większa niż 5 μm.
Sposób wytwarzania targetu według wynalazku polega na tym, że najpierw metodą rozpylania katodowego z targetów jednoskładnikowych Ir, Zn, Si o czystości 5N osadza się strukturę wielowarstwową zawierają co najmniej jedną sekwencję warstw Ir/Zn/Si/lr. Następnie strukturę tę poddaje się wygrzewaniu w temperaturze <400°C, przez co najmniej 30 min. w przepływie gazu obojętnego bądź w próżni.
PL 219 259 B1
Ponieważ otrzymany target Ir/Zn/Si/lr ma odpowiedni skład atomowy, możliwe jest wytworzenie metodą reaktywnego rozpylania katodowego w atmosferze zawierającej tlen, warstwy materiału ZnIrSiO typu p, który charakteryzuje się przerwą energetyczną powyżej 3 eV, obniżoną koncentracją swobodnych nośników ładunku i podwyższoną ich ruchliwością. Tak dobre parametry warstwy uzyskano dzięki wprowadzeniu do podstawowego składu spinelu Znlr2O4, który jest trójskładnikowy czwartego składnika w postaci krzemu.
Target oraz sposób wytwarzania tego targetu zostanie bliżej objaśniony na przykładzie.
Przykładowy target według wynalazku składa się z 40 sekwencji warstw Ir/Zn/Si/lr, przy czym warstwa irydu (Ir) jest zawsze warstwą pierwszą i warstwą ostatnią.
Warstwa irydu będąca pierwszą warstwą targetu pełni rolę bariery antydyfuzyjnej zabezpieczającej przed reakcją materiału targetu z metalowym krążkiem pełniącym rolę podłoża. Natomiast warstwa irydu będąca ostatnią warstwą targetu, jest zabezpieczeniem przed odparowywaniem bardzo lotnego Zn podczas termicznego procesu ujednorodniania materiału targetu.
Target Ir/Zn/Si/lr wykonano na drodze rozpylania katodowego stałoprądowego z targetów jednoskładnikowych Ir, Zn i Si, o czystości 5N. W sposobie tym, najpierw na krążku metalowym o średnicy 75 mm (standardowa średnica targetu w urządzeniu do rozpylania katodowego) osadzano strukturę wielowarstwową złożoną z 40 sekwencji warstw Ir/Zn/Si/lr o łącznej grubości 10 μm. Następnie osadzoną strukturę wygrzewano dwustopniowo, najpierw w temperaturze 300°C przez 30 min, a następnie w temperaturze 400°C również przez 30 min. Obydwa wygrzewania prowadzono w przepływie argonu.
Na podstawie wyników pomiarów profili składu metodą spektrometrii masowej jonów wtórnych (SIMS) stwierdzono, że otrzymany target jest pod względem składu jednorodny. Pomiary metodą rozpraszania Rutherforda jonów He2+ o energii 2 MeV wykazały, że skład atomowy targetu po ujednorodnieniu jest następujący : 49%lr, 25%Zn, 26%Si.
Claims (2)
1. Target do wytwarzania przezroczystych warstw półprzewodnikowych ZnIrSiO metodą osadzania fizycznego z fazy gazowej, znamienny tym, że składa się z co najmniej jednej sekwencji warstw Ir/Zn/Si/lr, przy czym warstwa Ir jest zawsze warstwą pierwszą i ostatnią warstwą, natomiast grubość poszczególnych warstw jest tak dobrana że całkowity skład atomowy targetu wynosi 50±5%lr, 25±2,5%Zn, 25±2,5%Si, zaś jego sumaryczna grubość jest większa niż 5 μm.
2. Sposób wytwarzania targetu do wytwarzania przezroczystych warstw półprzewodnikowych ZnIrSiO metodą osadzania fizycznego z fazy gazowej, znamienny tym, że najpierw metodą rozpylania katodowego, z targetów jednoskładnikowych Zn, Ir, Si o czystości 5N osadza się na metalicznym podłożu strukturę wielowarstwową zawierającą co najmniej jedną sekwencję warstw Ir/Zn/Si/lr, następnie strukturę tę poddaje się wygrzewaniu w temperaturze <400°C, przez co najmniej 30 min. w przepływie gazu obojętnego bądź w próżni.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL396935A PL219259B1 (pl) | 2011-11-09 | 2011-11-09 | Target do wytwarzania przezroczystych warstw półprzewodnikowych ZnIrSiO oraz sposób wytwarzania takiego targetu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL396935A PL219259B1 (pl) | 2011-11-09 | 2011-11-09 | Target do wytwarzania przezroczystych warstw półprzewodnikowych ZnIrSiO oraz sposób wytwarzania takiego targetu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL396935A1 PL396935A1 (pl) | 2013-05-13 |
| PL219259B1 true PL219259B1 (pl) | 2015-04-30 |
Family
ID=48522629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL396935A PL219259B1 (pl) | 2011-11-09 | 2011-11-09 | Target do wytwarzania przezroczystych warstw półprzewodnikowych ZnIrSiO oraz sposób wytwarzania takiego targetu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL219259B1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024263043A1 (en) | 2023-06-17 | 2024-12-26 | Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny | A method for the manufacturing of a multi-component target for magnetron sputtering, a set of tools for the manufacturing of a multi-component target for magnetron sputtering, and the sputtering target with its application for the deposition of protective coating |
-
2011
- 2011-11-09 PL PL396935A patent/PL219259B1/pl unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024263043A1 (en) | 2023-06-17 | 2024-12-26 | Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny | A method for the manufacturing of a multi-component target for magnetron sputtering, a set of tools for the manufacturing of a multi-component target for magnetron sputtering, and the sputtering target with its application for the deposition of protective coating |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL396935A1 (pl) | 2013-05-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fan et al. | α-Cu2Se thermoelectric thin films prepared by copper sputtering into selenium precursor layers | |
| US9103000B2 (en) | Low melting point sputter targets for chalcogenide photovoltaic applications and methods of manufacturing the same | |
| US7717987B2 (en) | Coating material based on a copper-indium-gallium alloy, in particular for the production of sputter targets, tubular cathodes and the like | |
| US20130126346A1 (en) | Chalcogenide alloy sputter targets for photovoltaic applications and methods of manufacturing the same | |
| JP6424892B2 (ja) | 酸化物焼結体、スパッタリング用ターゲット、及びそれを用いて得られる酸化物半導体薄膜 | |
| Symeou et al. | Thermoelectric properties of Bi0. 5Sb1. 5Te3 thin films grown by pulsed laser deposition | |
| Sun et al. | Microstructures and optoelectronic properties of CuxO films deposited by high-power impulse magnetron sputtering | |
| Sui et al. | Fabrication and characterization of P–N dual acceptor doped p-type ZnO thin films | |
| Basak et al. | Post-growth annealing effect on the performance of Cu2SnSe3 solar cells | |
| Zheng et al. | Enhanced thermoelectric properties of antimony telluride thin films with preferred orientation prepared by sputtering a fan-shaped binary composite target | |
| Ullah et al. | Continuous large area few layers MoS2 films by pulsed laser deposition and effect of annealing in sulfur environment | |
| Sun et al. | p-type cuprous oxide thin films with high conductivity deposited by high power impulse magnetron sputtering | |
| Kong et al. | Characterization of Cu (In, Ga) Se2 thin films prepared by RF magnetron sputtering using a single target without selenization | |
| Tao et al. | BixTey thermoelectric thin films sputtered at room temperature onto moving polymer web: Effect of gas pressure on materials properties | |
| WO2015159916A1 (ja) | 酸化物焼結体、スパッタリング用ターゲット、及びそれを用いて得られる酸化物半導体薄膜 | |
| CN104903487A (zh) | 溅射靶及其制造方法 | |
| PL219259B1 (pl) | Target do wytwarzania przezroczystych warstw półprzewodnikowych ZnIrSiO oraz sposób wytwarzania takiego targetu | |
| Matheswaran et al. | Schottky nature of InSe/Cu thin film diode prepared by sequential thermal evaporation | |
| Cornett et al. | Pulsed laser deposition and annealing of Bi2− xSbxTe3 thin films for p-type thermoelectric elements | |
| Jin-Hyun et al. | Properties of multilayer gallium and aluminum doped ZnO (GZO/AZO) transparent thin films deposited by pulsed laser deposition process | |
| JP2007246318A (ja) | 酸化物焼結体、その製造方法、酸化物透明導電膜の製造方法、および酸化物透明導電膜 | |
| Watanabe et al. | Cu2ZnSnS4 thin film deposited by pulse laser deposition | |
| Kim et al. | The Effect of annealing in controlled vapor pressure on the thermoelectric properties of RF-sputtered Bi2Te3 film | |
| Zhao et al. | Protective properties of YSZ/Ti film deposited on CoSb3 thermoelectric material | |
| PL219948B1 (pl) | Nanokrystaliczna warstwa ZnIrSiO oraz sposób wytwarzania tej warstwy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LICE | Declarations of willingness to grant licence |
Effective date: 20140904 |