Przezroczysty amorficzny półprzewodnik tlenkowy Zn-Ir-Si-O

• Autorzy: Grochowski J. , Kamińska E. , Kaczmarski J. , Piotrowska A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/ELE-2014-125

Warianty tytułu

EN

Transparent amorphous oxide semiconductor Zn-Ir-Si-O

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

Abstrakty

PL

W opracowaniu proponujemy nową technikę kontroli koncentracji dziur w warstwach Zn-Ir-O przy zachowaniu wysokiego poziomu transmisji optycznej. Prezentowane podejście polega na wprowadzeniu krzemu do cienkich warstw o strukturze spinelu w trakcie procesu osadzania. Dodanie tlenku krzemu o amorficznej mikrostrukturze do tlenku irydu zapobiega powstawaniu faz krystalicznych IrO₂ wspomagając amorfizację oraz obniżając koncentrację swobodnych nośników. W zależności od stosunku Zn:Ir:Si:O uzyskano rentgenowsko amorficzne cienkie warstwy o przewodnictwie dziurowym. Najlepsze wyniki uzyskano dla próbek o składzie Zn₃Ir₈Si₃₃O₅₆. Materiał ten charakteryzował się opornością ρ = 0,6 Ωcm, koncentracją dziur p = 1•10¹⁸ cm^-3 oraz ruchliwością µ_p = 2 cm²/Vs. Transmisja optyczna w zakresie widzialnym widma promieniowania elektromagnetycznego przekracza 70%, a szerokość przerwy energetycznej to 3,0 eV. Analiza HRTEM sugeruje, że ZnIrSiO składa się z nanoziaren Ir₃Si i ZnIr₂O₄ zawieszonych w amorficznej matrycy.

EN

In this report, we propose a novel technique to control hole concentration in Zn-Ir-O thin films while retaining high optical transmission. Our approach relies on adding a controlled amount of silicon during thin spinel-type films deposition process. Addition of amorphous silicon oxide to iridium oxide is known to frustrate crystal growth of the latter one enhancing amorphization and lowering free carrier concentration. Depending on Zn:Ir:Si:O ratios, various p-type conductive XRD amorphous thin films were obtained. The best results were achieved for samples with a composition Zn₃Ir₈Si₃₃O₅₆, as obtained from RBS analysis. Transport properties were as follows: resistivity ρ = 0.6 Ωcm, hole concentration p = 2∙¹⁸ cm^-3and mobility µ = 2 cm²/Vs. Optical transmission in the visible wavelength region is 70% and band gap width exceeds 2.6 eV. HRTEM analysis strongly suggests that ZnIrSiO is composed of Ir₃Si, IrO₂ and ZnIr₂O₄ nanograins embedded in an amorphous matrix.

Słowa kluczowe

PL

elektronika przezroczysta; Zn-Ir-Si-O; amorficzne półprzewodniki tlenkowe; materiały typu p

EN

transparent electronics; Zn-Ir-Si-O; amorphous oxide semiconductors; p-type materials

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 55, nr 9
• Strony: 30--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Grochowski J.

• Instytut Technologii Elektronowej, Warszawa

autor

Kamińska E.

• Instytut Technologii Elektronowej, Warszawa

autor

Kaczmarski J.

• Instytut Technologii Elektronowej, Warszawa

autor

Piotrowska A.

• Instytut Technologii Elektronowej, Warszawa

Bibliografia

• [1] H. Mizoguchi, M. Hirano, S. Fujitsu, T. Takeuchi, K. Ueda, H. Hosono, „ZnRh2O4: A p-type semiconducting oxide with a valence band composed of a low spin state of Rh3+ in a 4d6 configuration”, Applied Physics Letters, vol. 80, pp. 1207, 2002.
• [2] S. Narushima, H. Mizoguchi, K. Simizu, K. Ueda, H. Ohta, M. Hirano, T. Kamiya, H. Hosono, “A p-type amorphous oxide semiconductor and room temperature fabrication of amorphous oxide p-n heterojunction diodes”, Advanced Materials, vol. 15, pp. 1409–1413, 2003.
• [3] M. Dekkers, G. Rijnders, D. H. A. Blank, “ZnIr2O4, a p-type transparent oxide semiconductor in the class of spinel zinc-d6-transition metal oxide”, Applied Physics Letters, vol. 90, pp. 021903, 2007.
• [4] J. F. Wager, “Transparent electronics: Schottky barrier and heterojunction considerations”, Thin Solid Films, vol. 516, pp. 1755, 2008.
• [5] A. C. Mofor, A. S. Bakin, B. Postels, M. Suleiman, A. El-shaer, A. Waag, “Growth of ZnO layers for transparent and flexible electronics”, Thin Solid Films, vol. 516, pp. 1401, 2008.
• [6] J. L. B. Maciel Jr., E. A. Floriano, L. V. A. Scalvi, L. P. Ravaro, “Growth of Al2O3 thin film by oxidation of resistively evaporated Al on top of SnO2, and electrical properties of the heterojunction SnO2/Al2O3”, Journal of Materials Science, vol. 46, pp.6627, 2011.
• [7] T. Kamiya, K. Nomura, and H. Hosono, “Present status of amorphous In-Ga-Zn-O thin-film transistors”, Sci. Technol. Adv. Mater., vol. 11, pp. 044305-1–23, 2010.
• [8] S. Ginley, H. Hosono, D. Paine, “Handbook of Transparent Conductors”, Springer, 2010.
• [9] R. Zallen, „Fizyka Ciał Amorficznych”, Wydawnictwo Naukowe PWN, 1994.
• [10] http://www.icdd.com/, dostęp marzec 2014.
• [11] J. Han, “Effect of Doping Concentration on Scaling Characteristics of Sub-100 nm GaAs MESFETs”, Journal of the Korean Physical Society, vol. 39, pp. S125, 2001.
• [12] H. Frenzel, A. Lajn, M. Brandt, H. von Wenckstern, G. Biehne, H. Hochmuth, M. Lorenz, M. Grundmann, “ZnO metal-semiconductor fieldeffect transistors with Ag-Schottky gates”, Applied Physics Letters, vol. 92, pp. 192108, 2008.

Uwagi

PL

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