PL230421B1 - Sposób domieszkowania na typ n nanostrukturalnej warstwy półprzewodnikowej ZnO - Google Patents
Sposób domieszkowania na typ n nanostrukturalnej warstwy półprzewodnikowej ZnOInfo
- Publication number
- PL230421B1 PL230421B1 PL408127A PL40812714A PL230421B1 PL 230421 B1 PL230421 B1 PL 230421B1 PL 408127 A PL408127 A PL 408127A PL 40812714 A PL40812714 A PL 40812714A PL 230421 B1 PL230421 B1 PL 230421B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- hydrogen
- semiconductor layer
- zno
- doping
- nanostructures
- Prior art date
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób domieszkowania na typ n nanostrukturalnej warstwy półprzewodnikowej ZnO, to znaczy warstwy zawierającej różne wykrystalizowane formy ZnO jak nanosłupki czy nanodruty. Ponieważ warstwy takie charakteryzują się rozwiniętą powierzchnią, to struktury je zawierające mogą być stosowane w absorpcyjnych przyrządach elektronicznych, a zwłaszcza w sensorach substancji organicznych czy w ogniwach fotochemicznych.
Dzięki aktywnej chemicznie powierzchni tlenek cynku jest materiałem o wysokim potencjale dla zastosowań w przyrządach czujnikowych i fotowoltaicznych. Zastąpienie cienkich warstw tlenku cynku jego nanostrukturami zwiększa czułość i wydajność takich przyrządów na dwa sposoby. Po pierwsze zwiększa dostępną powierzchnię dla absorpcji cząsteczek wykrywanej substancji czy fotonów. Po drugie powoduje transfer większości swobodnych nośników z kryształów do stanów powierzchniowych (N. Yamazoe, Sens. Actuators B 5 (1991) 7), co zdecydowanie podnosi czułość materiału na reakcje powierzchniowe.
W publikacjach: L. Vayssieres, Adv. Mater. 15 (2003) 464, H. Zhang i in., CrystEngComm 14 (2012) 1775-1782, czy Z.L. Wang, Mater. Today 7 (2004) 26-33) opisano na przykład nanostruktury tlenku cynku, które są wytwarzane w szerokim zakresie morfologii - od nanosłupków i nanodrutów, przez nanokwiaty do nanostruktur hierarchicznych. Nanostruktury te można otrzymać za pomocą różnych technik jak na przykład za pomocą epitaksji z wiązek molekularnych, przez osadzanie z fazy par, rozpylanie katodowe czy osadzanie z roztworów.
Ze względu na nieciągły charakter warstw nanostrukturalnych, ich domieszkowanie jest utrudnione i nie może się odbywać za pomocą standardowej metody implantacji jonami domieszki, gdyż nie jest możliwa precyzyjna przestrzenna kontrola dawki. Ponadto, część implantowanej dawki wbudowywana byłaby w podłoże, na którym znajdują się już nanostruktury. Co więcej, w przypadku większości metod (z wyjątkiem epitaksji z wiązek molekularnych) nie jest możliwe aktywne domieszkowanie w czasie wzrostu ze źródła czystej domieszki ze względu na odmienny charakter wzrostu warstwy ZnO i domieszki, co może skutkować wyjściem poza warunki procesowe konieczne dla wzrostu nanostruktur i prowadzić do osadzenia cienkiej zwartej warstwy mieszaniny faz ZnO i materiału domieszki. Dlatego też w celu wytworzenia domieszkowanych nanostruktur stosuje się gotowe prekursory zawierające ZnO i domieszkę, z których osadza się nanostrukturalne warstwy. Zastosowanie takich prekursorów podczas wzrostu, pociąga za sobą konieczność ścisłej kontroli ilości domieszki w podawanych prekursorach, zatem często podawane są prekursory o różnym stopniu domieszkowania dla uzyskania określonego poziomu koncentracji domieszki w wytwarzanych nanostrukturach. Zwykle, aby uzyskać warstwy ZnO o n typie przewodnictwa stosuje się domieszki pierwiastków metali z grupy III - Al, Ga oraz In. Podczas wytwarzania cienkich warstw ZnO często wprowadzany jest do nich w sposób nieintencjonalny wodór. Źródłami wodoru są m.in. prekursory reakcji w procesach MOCVD i ALD oraz ściany reaktorów procesowych wykonane ze stali nierdzewnej, z których następuje wydyfundowywanie wodoru. Wodór w ZnO znajdujący się w pozycji międzywęzłowej sieci krystalicznej stanowi płytki donor, jednak jego koncentracja nie jest kontrolowana podczas wyżej opisanych procesów. Z kolei bezpośrednie kontrolowane domieszkowanie wodorem podczas wytwarzania ZnO jest ryzykowne ze względu na niebezpieczeństwo eksplozji podczas pracy w mieszaninie tlenu i wodoru.
Celem wynalazku jest opracowanie sposobu domieszkowania warstw nanostrukturalnego tlenku cynku na typ n, sposobu, który będzie niezwiązany z technologią wytwarzania samych nanostruktur.
Sposób domieszkowania nanostrukturalnej warstwy półprzewodnikowej ZnO według wynalazku polega na tym, że osadzone na amorficznym lub krystalicznym podłożu dowolną techniką nanostruktury ZnO poddaje się wygrzewaniu. Wygrzewanie to prowadzi się w przepływie mieszaniny argonu o czystości 6N z wodorem o czystości co najmniej 5N, przy czym względna zawartość wodoru w mieszaninie wynosi 5-20%, przy przepływie argonu od 1 do 3 I na minutę, w temperaturze 300°C-600°C, przez czas od 10 sekund do 10 minut.
Sposób według wynalazku umożliwia intencjonalne domieszkowania tlenku cynku na typ n, a liczba wprowadzanych atomów wodoru jest kontrolowana poprzez temperaturę, stężenie wodoru w atmosferze oraz czas trwania procesu wygrzewania. Szerokie spektrum podlegających zmianom parametrów oraz ich zakres umożliwia osiągnięcie kontrolowanego poziomu przewodnictwa dla nanostruktur wytwarzanych z wykorzystaniem różnych technik. Szczególnie ważną zaletą tego sposobu, z punktu widzenia zastosowania go do nanostruktur ZnO jest izotropowość wbudowywania się wodoru, co powoduje równomierne rozłożenie domieszki w nanokryształach. Ponadto, poddanie takiej war
PL 230 421 Β1 stwy działaniu wodoru w warunkach określonych sposobem według wynalazku nie zmienia własności większości podłoży używanych do wzrostu nanostruktur ZnO, w szczególności szafiru, krzemu, kwarcu czy szkła.
Sposób według wynalazku zostanie bliżej objaśniony na przykładzie domieszkowania nanoporowatego ZnO osadzonego na podłożu krzemowym na drodze magnetronowego reaktywnego rozpylania katodowego z wygrzewaniem poosadzeniowym. Domieszkowanie zgodnie z sposobem według wynalazku prowadzone było na drodze wygrzewania w piecu impulsowym w temperaturze 500°C w przepływie mieszaniny argonu o czystości 6N i wodoru o czystości 5N z generatora wodoru. Przepływ argonu wynosił 2,5 I na minutę, a przepływ wodoru - 250 ml na minutę. Czas wygrzewania wynosił 1 minutę. Na skutek przeprowadzonego procesu rezystywność warstw spadła z wartości 10 ΜΩ na kwadrat do poziomu pojedynczych kQ na kwadrat. Badania dyfrakcji rentgenowskiej i skaningowej mikroskopii elektronowej nie wykazały zmian w mikrostrukturze domieszkowanej warstwy.
Claims (1)
1. Sposób domieszkowania nanostrukturalnej warstwy półprzewodnikowej ZnO na typ n, w którym osadzone na amorficznym lub krystalicznym podłożu dowolną techniką nanostruktury ZnO wygrzewa się w przepływie wodoru, znamienny tym, że wygrzewanie prowadzi się w przepływie mieszaniny argonu o czystości 6N z wodorem o czystości co najmniej 5N, przy czym względna zawartość wodoru w mieszaninie wynosi 5-20% przy przepływie argonu od 1 do 3 I na minutę, w temperaturze 300°C-600°C, przez czas od 10 sekund do 10 minut.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL408127A PL230421B1 (pl) | 2014-05-06 | 2014-05-06 | Sposób domieszkowania na typ n nanostrukturalnej warstwy półprzewodnikowej ZnO |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL408127A PL230421B1 (pl) | 2014-05-06 | 2014-05-06 | Sposób domieszkowania na typ n nanostrukturalnej warstwy półprzewodnikowej ZnO |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL408127A1 PL408127A1 (pl) | 2015-11-09 |
| PL230421B1 true PL230421B1 (pl) | 2018-10-31 |
Family
ID=54364852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL408127A PL230421B1 (pl) | 2014-05-06 | 2014-05-06 | Sposób domieszkowania na typ n nanostrukturalnej warstwy półprzewodnikowej ZnO |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL230421B1 (pl) |
-
2014
- 2014-05-06 PL PL408127A patent/PL230421B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL408127A1 (pl) | 2015-11-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Choi et al. | Low temperature Ga2O3 atomic layer deposition using gallium tri-isopropoxide and water | |
| Ng et al. | Al and Ga doped ZnO films prepared by a sol–gel spin coating technique | |
| Rathore et al. | Role of oxygen pressure on the structural and photoluminescence properties of pulsed laser deposited GeO2 thin films | |
| Benramache et al. | The crystalline structure, conductivity and optical properties of Co-doped ZnO thin films | |
| Acharya et al. | Tuning of TCO properties of ZnO by silver addition | |
| Gaffuri et al. | The path of gallium from chemical bath into ZnO nanowires: Mechanisms of formation and incorporation | |
| Adeoye et al. | Rutherford Backscattering spectrometry analysis and structural properties of ZnxPb1− xS thin films deposited by chemical spray pyrolysis | |
| Ayana et al. | Sol-gel derived oriented multilayer ZnO thin films with memristive response | |
| Tawale et al. | Microstructural evolution and photoluminescence performanance of nickel and chromium doped ZnO nanostructures | |
| Mahmood et al. | Growth and conductivity enhancement of N-doped ZnO nanorod arrays | |
| Anannikov et al. | Synthesis and research of physical and chemical properties of InGaZn2O5 prepared by nitrate-glycolate gel decomposition method | |
| Tricot et al. | Epitaxial ZnO thin films grown by pulsed electron beam deposition | |
| Lee et al. | Synthesis and photoluminescence properties of hydrothermally-grown ZnO nanowires on the aerosol-deposited AZO seed layer | |
| Pan et al. | Properties of low-temperature deposited ZnO thin films prepared by cathodic vacuum arc technology on different flexible substrates | |
| Zhang et al. | Optical and electrical properties of zinc oxide thin films with low resistivity via Li–N dual-acceptor doping | |
| Rakhshani et al. | Structure, composition and optical properties of ZnO: Ga films electrodeposited on flexible substrates | |
| Mughal et al. | Structural and optical properties of group III doped hydrothermal ZnO thin films | |
| Weng et al. | Structure, optical and electrical properties of ZnO thin films on the flexible substrate by cathodic vacuum arc technology with different arc currents | |
| Che Ani et al. | Investigation of the structural, optical and electrical properties of gadolinium-doped zinc oxide films prepared by sol-gel method | |
| Rashad et al. | Enhanced photocatalytic of Zno nanostructures via shape controlled platinum thin film | |
| Mohanan et al. | Alignment nature of ZnO nanowires grown on polished and nanoscale etched lithium niobate surface through self-seeding thermal evaporation method | |
| Shariffudin et al. | Characteristics of layer-by-layer ZnO nanoparticles thin films prepared with different deposition layer | |
| Cesaria et al. | Structural characterization of ultrathin Cr-doped ITO layers deposited by double-target pulsed laser ablation | |
| Rao et al. | Investigating the impact of time-dependent annealing on the characteristics of ZnO nanorods: Analysis of structural, morphological, spectroscopic, and surface properties | |
| Privezentsev et al. | HRTEM and XPS study of nanoparticle formation in zn+ ion implanted Si |