Cienkie warstwy ZnO wytwarzane techniką magnetronowego rozpylania katodowego : mikrostruktura i funkcjonalność

• Autorzy: Borysiewicz M. , Wzorek M. , Gołaszewska K. , Kamińska E. , Piotrowska A. , Dynowska E. , Wojciechowski T. , Jakieła R. , Wojtowicz T , Struk P. , Pustelny T.

Identyfikatory

DOI

10.15199/ELE-2014-121

Warianty tytułu

EN

Thin ZnO films fabricated by magnetron sputtering : functionality and microstructure

• Konferencja: Krajowa Konferencja Elektroniki (13 ; 05-09.06.2014 ; Darłówko Wschodnie ; Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano możliwości kontroli mikrostruktury i funkcjonalności cienkich warstw ZnO jakie wynikają z zastosowania do ich wytwarzania najnowszej generacji rozwiązań dla magnetronowego rozpylania katodowego. Omówiony został wpływ ciśnienia całkowitego mieszaniny gazów roboczych, stosunku przepływu tlenu do argonu w mieszaninie oraz temperatury podłoża podczas wzrostu warstw na ich mikrostrukturę. Przedyskutowana została także kwestia wprowadzania buforów czy warstw nukleacyjnych podczas wzrostu materiału. Zaprezentowano cienkie warstwy o konwencjonalnej kolumnowej mikrostrukturze jak również o mikrostrukturze monokrystalicznej pozbawionej kolumn oraz jedyne na świecie warstwy o strukturze nanoporowatej wytworzone na drodze magnetronowego rozpylania katodowego wraz z ich zastosowaniami.

EN

This communication covers the possibilities of microstructure and functionality control of thin ZnO films fabricated using the latest solutions for magnetron sputtering. The influence of the total working gas pressure, oxygen to argon gas flow ratio and the substrate temperature during growth on the film microstructure is discussed. The introduction of buffers and nucleation layers is also included. Thin films with conventional columnar mictrostructure are presented as well as monocrystalline films without columns and globally unique nanoporous ZnO films fabricated using magnetron sputtering. The applications of the films are also described.

Słowa kluczowe

PL

tlenek cynku; ZnO; magnetronowe rozpylanie katodowe; cienkie warstwy porowate

EN

zinc oxide; ZnO; magnetron sputtering; thin porous films

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 55, nr 9
• Strony: 16--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., il.

Twórcy

autor

Borysiewicz M.

• Instytut Technologii Elektronowej, Warszawa

autor

Wzorek M.

• Instytut Technologii Elektronowej, Warszawa

autor

Gołaszewska K.

• Instytut Technologii Elektronowej, Warszawa

autor

Kamińska E.

• Instytut Technologii Elektronowej, Warszawa

autor

Piotrowska A.

• Instytut Technologii Elektronowej, Warszawa

autor

Dynowska E.

• Instytut Fizyki PAN, Warszawa

autor

Wojciechowski T.

• Instytut Fizyki PAN, Warszawa

autor

Jakieła R.

• Instytut Fizyki PAN, Warszawa

autor

Wojtowicz T

• Instytut Fizyki PAN, Warszawa

autor

Struk P.

• Politechnika Śląska, Katedra Optoelektroniki, Gliwice

autor

Pustelny T.

• Politechnika Śląska, Katedra Optoelektroniki, Gliwice

Bibliografia

• [1] V. Subramanian, T. Bakhishev, D. Redinger and S. K. Volkman, “Solution processed zinc oxide transistors for low cost electronic applications”, Journal of Display Technology 5, (12), 2009, 525.
• [2] E. S. P. Leong, S. F. Yu, M. K. Chong, O. K. Tan, and K. Pita, “Metaloxide-SiO2 composite ZnO lasers”, Photonics Technology Letters 17, 2005, 1815–1817.
• [3] X. Q. Zhang, I. Suemune, H. Kumano, Z. G. Yao, and S. H. Huang,“Room temperature ultraviolet lasing action in high-quality ZnO thin films”, J. Lumin. 122–123, 2007, 828–830.
• [4] S. Chu, M. Olmedo, Z. Yang, J. Kong and J. Liu, “Electrically pumped ultraviolet ZnO diode lasers on Si”, Appl. Phys. Lett. 93, 2008, 181106.
• [5] J. Han, F. Fan, C. Xu, S. Lin, M. Wei, X. Duan and Z. L. Wang, “ZnO nanotube-based dye-sensitized solar cell and its application in selfpowered devices”, Nanotechnology 21, 2010, 405203.
• [6] A. B. F. Martinson, J. W. Elam, J. T. Hupp and M. J. Pellin, “ZnO Nanotube Based Dye-Sensitized Solar Cells”, Nano Lett. 7, 2007, 2183–2187.
• [7] W. Zhang, R. Zhu, X. Liu, B. Liu and S. Ramakrishna, “Facile construction of nanofibrous ZnO photoelectrode for dye-sensitized solar cell applications”, Appl. Phys. Lett. 95 (2009) 043304.
• [8] H. T. Wang, B. S. Kang, F. Ren, L. C. Tien, P. W. Sadik, D. P. Norton, S. J. Pearton, J. Lin, “Hydrogen-selective sensing at room temperature with ZnO nanorods”, Appl. Phys. Lett. 86, 2005, 243503–243503-3.
• [9] A. Z. Sadek, S. Choopun, W. Wlodarski, S. J. Ippolito, and K. Kalantar- zadeh, “Characterization of ZnO Nanobelt-Based Gas Sensor for H2, NO2, and Hydrocarbon Sensing”, IEEE Sensors J. 7 (2007) 919.
• [10] D.-T. Phan and G.-S. Chung, “Surface acoustic wave hydrogen sensors based on ZnO nanoparticles incorporated with a Pt catalyst”, Sensors and Actuators B 161 (2012) 341–348.
• [11] I. Petrov, P. B. Barna, L. Hultman and J. E. Greene, “Microstructural evolution during film growth”, J. Vac. Sci. Technol. A 21 (2003) S117.
• [12] P. Struk, T. Pustelny, K. Gołaszewska-Malec, E. Kamińska, M. Borysiewicz, M. Ekielski, A. Piotrowska, “Photonic Structures with Grating Couplers Based on ZnO”, Opto−Electron. Rev. 19 (2011) 462–467.
• [13] B. Pécz, A. El-Shaer, A. Bakin, A. C. Mofor, A. Waag, J. Stoemenos, „Characterization of ZnO films grown by molecular beam epitaxy on sapphire with MgO buffer”, J. Appl. Phys. 100, 103506(2006).
• [14] M. A. Borysiewicz, I. Pasternak, E. Dynowska, R. Jakieła, V. Kolkovski, A. Duzynska, E. Kaminska, A. Piotrowska, “ZnO Thin Films Deposited on Sapphire by High Vacuum High Temperature Sputtering”, Acta Phys. Pol. A Vol. 119 No. 4 (2011) 686–688.
• [15] M. A. Borysiewicz, I. Pasternak, E. Dynowska, R. Jakieła, M. Wzorek, V. Kolkovski, A. Dużyńska, E. Kamińska, A. Piotrowska, “ZnO Thin Films of High Crystalline Quality Deposited on Sapphire and GaN Substrates by High Temperature Sputtering”, MRS Online Proceedings Library/Volume 1315/mrsf10-1315-mm10-01.
• [16] M. A. Borysiewicz, E. Dynowska, V. Kolkovsky, J. Dyczewski, M. Wielgus, E. Kamińska, A. Piotrowska, “From porous to dense thin ZnO films through reactive DC sputter deposition onto Si (100) substrates”, Phys. Status Solidi A 209, (2012) 2463–2469.
• [17] M. A. Borysiewicz, M. Wzorek, T. Wojciechowski, T. Wojtowicz, E. Kamińska, A. Piotrowska, “Photoluminescence of nanocoral ZnO films”, J. Luminescence 147 (2014) 367–371.
• [18] M. A. Borysiewicz, T. Wojciechowski, E. Dynowska, E. Kamińska, A. Piotrowska, “Investigation of porous Zn growth mechanism during Zn reactive sputter deposition”, Acta Phys. Pol. A, przyjęte do druku – przewidywana data wydania: czerwiec 2014.
• [19] M. A. Borysiewicz, E. Dynowska, V. Kolkovsky, M. Wielgus, K. Gołaszewska, E. Kamińska, M. Ekielski, P. Struk, T. Pustelny, A. Piotrowska, ”Sputter deposited ZnO porous films for sensing applications”, MRS Proceedings, 1494 (2013) doi:10.1557/opl.2013.34.
• [20] P. Struk, T. Pustelny, K. Gołaszewska, M. A. Borysiewicz, A. Piotrowska, „Gas sensors based on ZnO structures”, Acta Phys. Pol. A Vol. 124 No. 3 (2013) 567–569.
• [21] M. A. Borysiewicz, A. Baranowska-Korczyc, M. Ekielski, M. Wzorek, E. Dynowska, T. Wojciechowski, E. Kamińska, K. Fronc, D. Elbaum, T. Wojtowicz and A. Piotrowska, “Synthesis and Properties of Nanocoral ZnO Structures”, MRS Proceedings, 1552, 2013, doi:10.1557/opl.2013.580.

Uwagi

PL

Badania były w części finansowane w ramach projektów Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka InTechFun (POIG.01.03.01-00-159/08) i NanoBiom (POIG.01.01.02-00-008/08).