M Whitbv J Lin, L Cagnon, Thanou ,N Quirke
MANC MONG ZnO PHA TAP NITO VA PHOTPHO LOA Ip CHE TAO BANG PHl/ONG PHÀP PHÙN XA R F MAGNETRON
Nguvèn Viét Tuvèn'. Ta Dinh Cành',Nguyen Ngpc Long', và Tran Thi Quynh Hoâ 'Truòng Dai hoc Khoa hgc ì\r nhién, DHQG Ha Npi, 334 Nguyen Trai, Thanh Xuàn,
E-mail: canhld@vnụedụvn
Truòng Dai hpc xày dimg, 5 Duòng Giài phóng. Hai Bà Trung
T O M T À T
Chùng lói (fi che tao bia góm òxit kém pha tap phòtpho (P) vói càc hàm lugng 0, 1, 2 và 5%. Càc san phàm ma chùng tòi dà che tao ra cho thày vi^c pha tap P sé làm tàng rò r?t nòng dp h^t tài trong càc màng mòng ZnO:P, khién cho vat lipu có tinh din loai n. Càc
\é\ qua cùng chi ra ràng sir hinh thành cùa càc mùc tap
nòng donor iicn quan dén lap P, ma nguyen nhàn là tio
sy thay thé ò càc vi tri cùa Zn, O hoàc do qua Irình bù
irirphùc l^p.
Màng móng /nO pha tap P và N dà dupc che tao hàng phutmg phàp phùn xa rf. magnetron sù dung khi N: và biii /n();Pu()2 de làm nguón tap N và P luong img. Dàu L'ua hC' bò Hall cho ihà) màng phùn xa khi àp siiài rièng phàn cùa N^ nhó hon 40% co tinh dan loai p. nhung tinh dàn này sé chuyén thành loai n khi àp suàt licng phan cùa N2 lón hon 40%. • .
•Tù'kjióa; màng ZnỌ R.1-. sputtering, dp dàn loai p. GIÓI THIÈU
Do có dò long vùng càm lón (3.3 eV) và nàng
lupng lièn kèì exciton \ùii (60 meV) nèn màng móng
ZnO dà thu hùt dugc rat nhiéu su quan tàm trong qua irình san xuàl càc thiét bi quang dỉn tù.
Có rat nhiéu cóng nghé dà dupc sù dung de che tao màng mòng ZnO nhu phùn xa [1, 2, 3, 4], epitaxy chùm phàn tu [5], làng dong hai hóa hpc cùa kim loai hùu co [9, IO].,. Trong so nhùng cóng ngh? dó, phùn x^ thuòng sù dung ròng rài de che tao và nghién cùu càc màng ZnO do phuong phàp này có già thành tuong dói re tién. d(m giàn, dòi hói nhiét dò de thàp và de dàng pha tap NgiK)n tap hùa hcn nhài de che tao ZnO loai p là càc ngu>én tò nhóm V. mac dù ly ihuycl dà cho thày có mot sò khó khan trong vice dal dupc càc (rang ihài t;ip nòng. InMig khi phàn lón càc nghicn cùu hién tai tàp trung vào viéc lìm càch pha tap nila (N) thì vàn có mòi sò nghién cùu ve vice pha lap càc nguyen tà khàc cùa nhóm V de thay thè cho vi tri cùa O Do có dò khòng luong hpp cùa càc bàn kinh ion; P (2.12 A), As (2,22 A), và Sb (2,45 A) so vói 0 (1,38 A), nèn dò tan cua càc nguyen lò này trong ZnO se bi giói han. Trong sù nhùng nguòn lap N thich hcrp thi nguòn de kiém. rè lién, và khòng dòc hai chinh là khi N3, nén nò dupc sù ding rpng rài trong càc qua trình phùn xạ
THUC NGHIÉM
Màng móng ZnO pha tap N và P dà dupc che tao trén de SÌO2 và trèn de thùy tinh bang phucmg phàp phùn xa r.f. magnetron. Tan so và còng suat phùn xa làn lupi là 13,56 MHz và250W. Mpt bia góm có duòng kinh 7,5 cm cùa ZnO dugc pha tap vói càc hàm lupng khàc nhau 0; 1;2 và 5% P2O5 vé khói lupng dà dupc sù dyng de phùn xạ Bia dà dugc ép duòi àp lue 60 lan và sau dó dupc nung ó 115Ó°C trong 4h trong mói truòng khóng khi (hình ì^
Hình L Bia gòm do chùng tói che tao tù hón hcrp bgt ZnO và tgp P1O5 (2 % \>è khói luang).
De Si và de thùy tinh dà dupc làm sach bang qua trình rung siéu àm trong acetone và sau dó dugc thói sach bang khi Nj Injóc khi phùn xạ Buòng phùn xa dupc hùt chàn khòng dén àp suàt co bàn là 10"^ Torr, và sau dó hòn hgp khi gòm Ar và N2 dupc bom vào buóng thóng qua mpt bó diéu chinh luu lupng dòng khị Trong suót qua trinh I90 màng, àp suàt khi trong buóng dupc giù ò 5 Pa vói càc àp suat riéng phàn cùa khi N; thay dói lù 0 dén 100%. Tàt cà càc màng dèu dugc làng dong ò nhiet dò 350 "C trong 30 phùt và sau dó dugc làm nguòi lu nhién dén nhiél dp phóng
KÉT QUA VÀ THÀO LUAN
Càc két qua dàu tién khi che tao màng móng ZnO pha lap P tù càc bia góm ZnO pha lap vói càc hàm lugng P khàc nhau cho thày càc màng nhàn dugc có tinh dàn loai n. và có càu trùc wurtizitẹ Hình 2 là phò EDS cùa mot màng dupc tao ra vói hàm lupng tap chat P là 2 % nguyen lù. Phó EDS cùa màng cho thày hàm
lupng P irong màng là 0,45% khi phùn xa bia pha tap 2%.
Càc phép do hiéu ùng Hall dà dupc thuc hién dói vói càc màng ZnO:P de xàc djnh tinh chat pha tap cùa P trong ZnỌ Trong tat cà càc truòng hgp, viéc pha lap P trong ZnO khién cho nóng dò electron tàng manh khién cho càc màu dugc tao ra có dò din loai n.
cps ? 0 1 u E o « 0.01 9 •a z 1E-3 • ^ ^ _ , - - , "'""'^
/ —•—OiCn Irii Miil
—1^—Niing Jfl h j l IJi
^—"
NanuluQiigCkeV]
llinh 2. Phò làn sàc nàng liixmg cùa m()l mùng (lupe tao ra /ùf^ia chùa 2% P.
Hinh 3 là dò ibi cùa di^n irò suàt và nòng dò hai tài khi hàm lugng p20^ thay dói, vói nhiét dp de là 350 °C và cóng suàt phùn xa là 200W. Ta thày vói hàm lugng 2% P thi dièn tró suài cua màng Zn0:P là nhò nhàt.
1E20
1E19 o
0 00 0 01 0 02 0 03 0 04 0 05
ìlìnìì 3. Dien iiv :iiiàl và nóng dò fiat lai cua màng ZnO:/^ vói hàm luvng P2O5 khac nhaụ
I linh 4 là dó thi dién Irò suàt. nòng dò hat lai và dó linh dpng Hall cùa càc màu khi nhiél dò de thay dòi dói vói màng ZnO:Puo2 ^l^ròc che tao o còng suàt phùn xa 200 W. Càc phép do hiéu ùng Hall theo càu hình 4 mùi dò van der Pauw cho thày khi tàng nhiél dò de thi dièn irò suàt cua càc màng cùng tàng lén. dó là do có su suy giani nòng dò hat tài trong khi dò linh dpng Hall thay dói rat it.
Nhùng ly giài don giàn dua trén su thay thè cùa P {nhóm V) vào vi tri cùa O (nhóm V) sé khién chùng la (^r doàn ràng màng ZnO:P có tinh dàn loai p. Tuy nhién, rÒ ràng là vièc tàng nóng dò tap P chi làm tàng linh dàn loai n nhu chùng ta thày qua kél qua xàc dinh bang hi^u ùng Hall. Rò ràng, tinh chat pha tap cùa P trong ZnO phùc lap h(m nhiéu so vói mó hình don giàn òtrèn. Su ihav thé cùa P ò vi tri cùa Zn có thè dua dèn
trang thài donor chàng han nhu trang thài óxy hóa thóng thuòng +3 cùa P ò vj tri Zn^*. Cùng có thé qua trinh bù tar do nhùng sai hóng ioai n có nguon góc tù P^\ P*\ hoàc P*- [4].
e
2 -