การเตรียมฟิล์มบางใสนำไฟฟ้าด้วยเทคนิค รีแอคตีฟ แมกนีตรอน สปัตเตอริง

Abstract

การผลิตฟิล์มบางอะลูมิเนียมโดปซิงค์ออไซด์ด้วยระบบดีซี แมกนิตรอน สปัตเตอริงจะทำการได้จากสปัตเตอร์เป้าอะลูมิเนียมและเป้าซิงค์ ฟิล์มอะลูมิเนียมโดปซิงค์ออกไซด์จะสะสมลงบนแผ่นรองรับควอตซ์และซิลิกินภายใต้ความดัน 5.5x10 -3 mbar เมื่ออัตราส่วนแก๊สอาร์กอนต่อแก๊สออกซิเจนเท่ากับ 5:10 และความต่างศักย์ที่ให้แก่เป้าซิงค์เท่ากับ 260 V ฟิล์มจะถูกสะสมที่กระแสที่ให้แก่เป้าอะลูมิเนียมแตกต่างกัน ได้แก่ 900, 1,000, 1,100 and 1,200 mA เมื่อความต่างศักย์ที่ให้แก่เป้าซิงค์เท่ากับ 260 โวลต์ และกระแสที่ให้แก่เป้าอะลูมิเนียมเท่ากับ 1,200 mA ฟิล์มจะถูกสะสมที่อัตราส่วนของแก๊สอาร์กอนต่อแก๊สออกซิเจนที่แตกต่างกัน ได้แก่ 5:2.5 5:5 5:7.5 และ 5:10 ฟิล์มที่ทั้งหมดจะนำมาศึกษาผลของกระแสที่ให้แก่เป้าอะลูมิเนียมและอัตราส่วนของแก๊สอาร์กอนต่อแก๊สออกซิเจนต่อสมบัติทางโครงสร้าง ทางแสง และทางไฟฟ้าของฟิล์ม ลักษณะทางโครงสร้างผลึกที่ศึกษาด้วยเทคนิค X-ray diffraction (XRD) และ Energy dispersive X-Ray spectroscopy (EDS) ยืนยันว่ามีการรวมตัวของอะลูมิเนียมในแลตทิชของซิงค์ออกไ.ด์ การวัดความหนาของฟิล์มด้วยเทคนิค Scanning Electron Microscope (SEM) แสดงว่าฟิล์มที่ได้ มีความหนาของอยู่ในช่วง 270-402 nm ในขณะที่การวัดความขรุขระด้วยเทคนิค Atomic force Microscope (AFM) แสดงว่าฟิล์มมีค่าความขรุขระอยู่ในช่วง 2.569-8.283 nm ค่าการส่องผ่านแสดงเฉลี่ยในช่วงแสงที่ตามองเห็นของฟิล์มอะลูมิเนียมโดปซิงค์ออกไซด์ที่ได้มีค่าสูกว่า 80% ค่าแถบพลังงานแสงและค่าสภาพต้านทานไฟฟ้าของฟิล์มอะลูมิเนียมดดปซิงค์ออกไซด์ มีค่าอยู่ในช่วง 3.3-3.6 eV และ 1.1x10 0 -6.5x 10-1 ตามลำดับ Deposition of aluminum and zinc targets was carried out by DC magnetron sputtering to produce aluminum doped zinc oxide (AZO) thin films. These films were depositedon quartz and silicon substrates under 5.5x10 -3 mbar pressure. At a ratio of argon gas to oxygen gas (Ar:O2) of 5:10 and a voltage at zinc target of 260 V, AZO thin films were deposited at different currents at aluminum target, such as 900, 1,000, 1,100 and 1,200 mA. At a voltage at zinc target of 260 V and a currents at aluminum target of 1,200 mA, AZO thin films were deposited at different ratios of Ar:O2 gas, on the structural, optical and electrical properties of resulting films were studied. Structural characterization by X-ray diffraction (XRD) technique and Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS) confirmed incorporation of aluminum in ZnO lattice. The thickness measurement by Scanning Electron Microscope (SEM) showed that the thickness of the films is in the range of 270-402 nm. While the roughness measurement by atomic force Microscope (AFM) showed that the roughness of the films is in the range of 2.569-8.283 nm. An average transmittance of above 80% in the visible wavelength region was obtained for aluminum doped zinc oxide. The optical direct bandgap and resistivity of the AZO thin films was found in the range 3.3-3.6 eV and 1.1x10 0-6.5x10 -1 cm; respectively.