Rf-sputtering of doped zinc oxides thin films, the effect of low substrate heating deposition

Çinko oksit (ZnO) 3.4 eV gibi geniş bir bant aralığına sahip olması ile beraber, 1930'lu yıllardan beri elektronik uygulamalar için kullanılmaktadır. Son otuz yıl boyunca ince film teknolojileri, ince film tranzistörler (TFTs), şeffaf iletken elektrotlar (TCEs) ve ince film fotovoltaik güneş hücreleri gibi uygulmalarda daha çok potansiyel vadetmesi sebebiyle, katkılanmış çinko oksit ile daha fazla ilgilenmektedir. Özellikle indiyum ve galyum katkılı çinko oksit (IZO), (GZO), (IGZO) ince filmler dikkate değer elektriksel ve optik özelliklerinden dolayı araştırmacıların daha çok ilgisini çekmekte ve yeni nesil esnek optoelektonik uygulamalar için iyi bir aday olarak göze çarpmaktadır. Bu tez çalışması, ince filmlerde, kaplama parametrelerinin, optik özellikler ve kristallik üzerindeki etkisini incelemektedir. Ayrıca, ince filmlerin, kimyasal bileşimleri, elektriksel ve şekilsel özellikleri oda sıcaklığında ve 200°C alltaş sıcaklığı altında büyütülen filmlerde karşılaştırmalı olarak çalışıldı. Öncelikle, basınç, plasma gücü ve Argon (Ar) gaz akışı gibi kaplama parametreleri farklı değerlerde değiştirilerek, katkılandırılmış ZnO filmler seri olarak RF- püskürtmeli kaplama tenkiği ile kaplandı. Sonrasında seçilmiş bir kaplama reçetesi alttaş sıcaklığı değiştirilerek test edildi. İyi yapışmış, eş dağılımlı, pürüzsüz ve yüksek oranda saydam filmler gözlendi. Literatür IZO ince filmlerin oda sıcaklığında kaplandığında amorf bir yapıya sahip olduğunu sölese de, bu çalışmada oda sıcaklığında kaplanan IZO ince filmlerin kristal bir yapıya sahip olduğunu gösterdi. Sonuçlar, kaplama esnasında alttaşın düşük miktarlarda ısıtılmasının hem IZO hem de GZO ince filmlerde IGZO ince filmlere oranla daha etkili olduğunu gösterdi. Her bir karakterizasyon aşamasının ayrı ayrı bahsedilecek olmasıyla beraber, düşük sıcaklığın, diğer karakterizasyonlara kıyasla; kristallik ve optik özelliklerde daha çok etkili olduğu gözlendi. Kalın filmler (~1 µm), film sertliği (H) ve elastikiyet katsayısını (E) içeren mekanik özelliklerin incelenmesi için büyütüldü.