[논문 리뷰] Room Temperature deposition of ZnO and Al:ZnO ultrathin films on glass and PET substrates by DC sputtering Technique

Mohammed Rasheed, R. Barillé|arXiv (Cornell University)|2017. 10. 10.

ZnO doping and properties참고 문헌 25인용 수 52

한 줄 요약

본 논문은 실온에서 글라스(glass) 및 PET 기판에 DC 스퍼터링으로 증착된 초박막(20 nm) ZnO 및 Al-도핑 ZnO(ZnO: Al) 필름을 보고하며, 구조적·광학적 특성을 분석하고 UV–visible/NIR와 엘립소메트리로 유도된 상수를 비교한다.

ABSTRACT

In the present work, ultrathin films of Zinc oxide (ZnO) and Aluminum doped zinc oxide (AZO) with 20 nm thick were fabricated at 300 K on glass and Polyethylene terephthalate (PET) substrates by means of directcurrent sputtering method. The structural morphology of the films were analyzed by (XRD) diffractometry. The average transmittance of films deposited on different substrates showed high transparency (over 80%) in the visible spectrum. The objective of the present work is to investigate the thicknesses and optical constants of ZnO and AZO ultrathin films prepared by DC sputtering onto (glass and PET) substrates using two methods (UV-vis-NIR spectrophotometer and ellipsometer (SE) by new amorphous dispersion formula) with comparison to check and confirm the results that obtained from UV with those obtained from SE measurements. The optical constants of films were extracted and compared using UV and SE techniques in the range of (200- 2200 nm) with increment of 1 nm in order to confirm the accuracy of the UV and shown an excellent agreement.

연구 동기 및 목표

• 글라스 및 PET 기판에서 300 K에서 ZnO 및 AZO 초박막 필름의 증착을 조사한다.
• XRD를 사용하여 구조적 형태를 특성화한다.
• UV–Vis–NIR 및 엘립소메트리로부터 유도된 값을 비교하여 광학 상수와 투과율을 결정한다.

제안 방법

• 300 K에서 DC 스퍼터링을 통해 유리 및 PET 위에 20 nm ZnO 및 AZO 필름을 제조한다.
• XRD 회절분석으로 구조를 특성화한다.
• 가시광 및 근적외선 영역에서의 광 투과율을 측정한다(>80% 투과).
• 새로운 비정질 분산식을 사용하여 UV–Vis–NIR 분광법과 엘립소메트리로부터 광학 상수를 추출한다.
• UV–Vis–NIR와 SE의 결과를 비교하여 일관성을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 글라스 및 PET 위에 상온에서 증착된 20 nm ZnO 및 AZO 필름의 두께, 구조적 특성 및 광학적 특성은 어떠한가?
• RQ2 UV–Vis–NIR 분광법으로 얻은 광학 상수는 엘립소메트리로부터 얻은 값과 얼마나 잘 일치하는가?
• RQ3 상온에서의 DC 스퍼터링이 유연한 기판에 대해 높은 투명성을 갖는 초박막 ZnO/AZO 필름을 생성할 수 있는가?

주요 결과

• 필름은 가시 스펙트럼에서 매우 투명하며(80% 이상).
• ZnO 및 AZO 초박막 필름(20 nm)이 300 K에서 글라스 및 PET에 증착되었다.
• UV–Vis–NIR 및 엘립소메트리에서 추출된 광학 상수는 200–2200 nm 범위에서 탁월한 일치를 보인다.
• 엘립소메트리는 광학 상수를 결정하기 위해 새로운 비정질 분산 모델을 사용했다.
• 본 연구는 상온 DC 스퍼터링이 유연한 기판용 ZnO/AZO 초박막 필름 제조 방법으로 타당하다고 검증한다.