Tuning resistivity and transmittance of AZO films through the electro-chemical treatment

Ajuste de la resistividad y la transmitancia de las películas AZO mediante tratamiento electroquímico

Se prepararon películas de óxido de zinc dopado con aluminio (AZO) mediante pulverización catódica por magnetrón de radiofrecuencia a partir de un blanco en polvo, y las propiedades fotoeléctricas de las películas se ajustaron mediante interacciones eléctricas y químicas. La microestructura y las propiedades fotoeléctricas de las películas se caracterizaron mediante espectroscopia Raman, difracción de rayos X (DRX), espectrofotómetro UV-visible y aparato de efecto Hall. Los resultados muestran que tanto la resistividad como la transmitancia de la película AZO tratada bajo la acción eléctrica y química disminuyen a medida que disminuye el pH del electrolito. A pH = 5, la propiedad fotoeléctrica de la película AZO tratada es la más excelente. La resistividad se reduce a 3,7×10^-3 Ω・cm desde los 7,1×10^-1 Ω・cm de la película AZO tal como fue preparada, y la transmitancia se reduce al 90,1 % desde el 91,3 % de la película AZO tal como fue preparada.

INTRODUCCIÓN

La película de óxido de zinc dopado con aluminio (AZO) es un tipo de película de óxido conductora transparente, y tiene muchas ventajas, como abundantes materias primas, bajo precio, buena estabilidad térmica, baja temperatura de preparación y poca contaminación. Gracias a sus excelentes propiedades eléctricas y ópticas, comparables a las de la película ITO (In₂O₃ dopada con Sn), líder del mercado, el AZO es un material muy prometedor para la preparación de dispositivos optoelectrónicos, y se utilizaría ampliamente en pantallas táctiles [1], diodos emisores de luz [2], sustratos de células solares de película fina [3], etc.

No todos los elementos de Al pueden doparse eficazmente en las películas delgadas de AZO preparadas mediante pulverización catódica por magnetrón. Algunos no válidos forman Al₂O₃ eléctricamente neutro en los límites de grano, y otros son compensados por otros defectos aceptores(O_i, V_Zn, etc.)[4]. Por lo tanto, las propiedades eléctricas de la película no eran tan buenas como se esperaba. Algunos estudios han demostrado que el tratamiento térmico posterior puede mejorar significativamente las propiedades eléctricas y ópticas de las películas AZO. Por ejemplo, Osman Gürbüz et al. [5] estudiaron que las películas finas de AZO depositadas sobre una temperatura de recocido de dióxido de silicio de 400 °C tienen la resistividad más baja 9,40×10^-5 Ω-cm. La película también presenta buenas propiedades ópticas y alta cristalinidad. En el estudio de Oh et al. [6], cuando se recoció una muestra a 500 °C en una mezcla de N₂ H₂ (9:1) después de depositarla sobre zafiro a temperatura ambiente, su resistividad es de 5,57×10^-4 Ω-cm y la transmitancia es del 91 - 96,99 % en el rango de longitudes de onda de 400 - 1 100 nm. Jaehyeong Lee et al. [7] depositaron películas de ZnO dopado con aluminio (ZnO:Al, AZO) utilizando un sistema de pulverización catódica por magnetrón desequilibrado de corriente continua pulsada.