[論文レビュー] 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)|Oct 10, 2017

ZnO doping and properties参考文献 25被引用数 52

ひとこと要約

この論文は室温でガラスおよびPET上にDCスパッタリングで堆積した超薄ZnOおよびAlドープZnO（AZO）膜を報告し、構造・光学特性を分析し、UV–visible/NIRとエリプソメトリ由来の定数を比較する。

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.

研究の動機と目的

• ガラスおよびPET基板上で300 KでZnOおよびAZO超薄膜の成膜を調査する。
• XRDを用いて構造形態を特徴付ける。
• UV–Vis–NIRとエリプソメトリ由来の値を比較して光学定数と透過率を決定する。

提案手法

• 300 KでDCスパッタリングによりガラスおよびPET上に20 nm ZnOおよびAZO膜を作製する。
• XRD回折計を用いて構造を特徴付ける。
• 可視光および近赤外領域の透過率を測定する（透過率は80％を超える）。
• 新しい非晶質分散式を用いたUV–Vis–NIR分光およびエリプソメトリから光学定数を抽出する。
• UV–Vis–NIRとSEの結果を比較して整合性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 室温でガラスおよびPET上に堆積した20 nm ZnOおよびAZO膜の厚さ・構造・光学特性はどうなるか？
• RQ2 UV–Vis–NIR分光法で得られた光学定数はエリプソメトリ由来の定数とどの程度一致するか？
• RQ3 室温でのDCスパッタリングは柔軟基板上で高透過性の超薄ZnO/AZO膜を作製できるか？

主な発見

• 膜は可視光域で非常に透過性が高く（80％を超える）。
• ガラスおよびPET上に300 Kで20 nmのZnOおよびAZO膜を堆積した。
• UV–Vis–NIRとエリプソメトリから抽出した光学定数は200–2200 nm全域で優れた一致を示す。
• エリプソメトリは光学定数を決定するための新しい非晶質分散モデルを使用した。
• 本研究は室温でのDCスパッタリングを柔軟基板上のZnO/AZO超薄膜の方法として有効であることを検証する。