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dc.contributor許薰丰zh_TW
dc.contributorHsun-Feng Hsuen_US
dc.contributor江建德zh_TW
dc.contributorCheng-Der Chiangen_US
dc.contributor.advisor龔志榮zh_TW
dc.contributor.advisorJyh-Rong Gongen_US
dc.contributor.author蕭琦穎zh_TW
dc.contributor.authorChi-Ying, Hsiaoen_US
dc.contributor.other中興大學zh_TW
dc.date2011zh_TW
dc.date.accessioned2014-06-06T06:58:12Z-
dc.date.available2014-06-06T06:58:12Z-
dc.identifierU0005-2104201000570600zh_TW
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dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11455/17169-
dc.description.abstract本研究採用原子層沉積法成長氧化鋅摻雜銦薄膜於(11-20)面氧化鋁基板上。實驗以二乙基鋅(DEZn)、三甲基銦(TMIn)與高純度氧化亞氮(N2O)做為II、III 與VI 族的前驅氣體,使用高度純化之氮氣當作輸送氣體。藉由固定η = TMIn/(DEZn+TMIn) 氣相比,改變TMIn進入腔體次數及改變η 氣相比等實驗參數,來獲得低電阻高穿透性的銦摻雜氧化鋅薄膜。銦摻雜氧化鋅薄膜之光電物理特性與成分組成百分比分別使用光學穿透量測儀、霍爾量測、X-光繞射、掃描式電子顯微鏡與X 射線光電子能譜儀來鑑定。研究結果顯示銦摻雜有助於提高氧化鋅薄膜的光學及電學特性,於特定製程條件下,可以獲得穿透率高達90%以上及電阻率可以低到8.7x10-4Ω-cm 的銦摻雜氧化鋅薄膜。zh_TW
dc.description.abstractIndium-doped zinc oxide (IZO) films were deposited on (11-20) sapphire substrates at 300°C by atomic layer deposition (ALD) using diethyl-zinc (DEZn),trimethyl-indium (TMIn) and nitrous oxide (N2O). The optical, structural and conductive properties of the ALD-grown IZO films were characterized by optical transmission spectroscopy, x-ray diffractometry (XRD), field-emission scanning electron microscopy (FESEM), and Hall measurements. The atomic percentages and chemical states of ALD-grown IZO films were also analyzed by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). It was found that In-doping tended to enhance conductivity and transmittance of the IZO film. Under certain conditions, ALD-grown IZO films exhibit more than 90% optical transmittance in the visible spectra with resistivities being in the range of high 10^-4 Ω-cm.en_US
dc.description.tableofcontents致謝辭……………………………………………………………………i 中文摘要…………………………………………………………………ii 英文摘要……………………………………………………………….iii 目錄……………………………………………………………………..iv 表目次…………………………………………………………………..vi 圖目次……………………………………………………………….…vii 第一章 緒論……………………………………………………….…...1 第二章 研究背景與動機…………………………………………………3 § 2-1 研究動機與透明導電薄膜背景介紹………….……...……3 § 2-2 原子層沉積的成長機制..............................8 § 2-3 (0001)面氧化鋅薄膜與(11-20)氧化鋁基板之晶格錯配 (lattice mismatch)………………………………………12 § 2-4 氧化鋅薄膜內部點缺陷(point defects)的形成及它們對 薄膜特性的影響...................................14 2-4-1 薄膜內點缺陷的形成………….……………………14 2-4-2 氧化鋅內部之點缺陷種類………..…………….…15 2-4-3 點缺陷對氧化鋅薄膜與元件特性的影響………….15 第三章 實驗方法與步驟..............……….....…………..…20 § 3-1 氧化鋁基板之清洗…...............................20 § 3-2 低溫氧化鋅薄膜之成長………………….…………………22 § 3-3 低銦摻雜(不同r 值)之氧化鋅薄膜的成長……………….26 § 3-4 高銦摻雜(不同η 值)之氧化鋅薄膜的成長…………....28 § 3-5 摻雜銦之氧化鋅薄膜物理特性之分析……………….....30 3-5-1 X-光繞射分析…………………………………...…30 3-5-2 掃描式電子顯微鏡分析………….……………..…34 3-5-3 霍爾效應分析………….……………………………35 3-5-4 X 射線光電子能譜儀分析…………...…………..38 3-5-5 二次離子質譜儀分析………….……………………39 3-5-6 穿透光譜量測分析……….…………………………41 第四章實驗結果與討論………......………………………..………42 § 4-1 低銦摻雜(不同r 值)對氧化鋅薄膜物理特性之影響….…42 § 4-2 高銦摻雜(不同η 值)對氧化鋅薄膜物理特性之影響……58 第五章 結論……………………………………………………….…..73 第六章 未來研究方向.......................................74 參考文獻…………………………………………………………………75 表目次 表3-1 常見晶格之選擇法則……………………………………………31 表4-1 低銦摻雜氧化鋅(不同r 值)薄膜之厚度,(0002) IZO 面XRD 繞射訊號之FWHM,晶粒大小及(0002) IZO面XRD 繞射訊號波峰位 置(2θ;degree)..………………………………………………………50 表4-2 為利用XPS 量測所推得不同η值高銦摻雜氧化鋅薄膜內鋅,氧 及銦的原子百分比.……………………………………………………69 圖目次 圖2-1 氧化鋅之六角結構示意圖…………………………………...…6 圖2-2 (0001)面之氧化鋅原子緊密堆疊示意圖……………………...7 圖2-3 原子層沉積與分子束磊晶(或有機金屬化學氣相沉積)之成長 速率之比較……………………………………………………...………9 圖2-4 原子層沉積序列性自限式反應機制(示意圖I) ………………10 圖2-5 原子層沉積序列性自限式反應機制(示意圖II) …………….11 圖 2-6 (0001)面氧化鋅成長於(11-20)氧化鋁原子排列示意 圖….13 圖2-7 空孔點缺陷之示意圖……………………………………………16 圖2-8 空孔與原子的移動方向關係示意圖......................17 圖2-9 氧化鋅內部常見之點缺陷種類..........................18 圖2-10 氧化鋅薄膜內之缺陷與其能階之位置關係圖.............19 圖3-1 氧化鋁基板之清洗流程................................21 圖3-2 常壓式原子層沉積系統簡圖............................23 圖3-3 ALD 反應腔內反應前驅氣流與基板相關位置圖……………..24 圖3-4 氧化鋅薄膜成長過程示意圖............................25 圖3-5 氧化鋅薄膜成長結構示意圖............................25 圖 3-6 低銦摻雜氧化鋅薄膜成長製程示意圖...................27 圖 3-7 高銦摻雜氧化鋅薄膜成長製程示意.....................29 圖3-8 (0002)面氧化鋅薄膜之布拉格繞射示意圖................32 圖3-9 X 光繞射分析儀示意圖................................33 圖3-10 霍爾量測示意圖.....................................37 圖3-11 二次離子質譜儀架構示意圖...........................40 圖4-1 低銦摻雜氧化鋅(不同r 值)薄膜其每一ALD 生長周期之生長速 率和r 值關係圖………………………….......……………….……48 圖4-2 低銦摻雜氧化鋅(不同r 值)薄膜之θ-2θ X-光繞射圖……..49 圖4-3 低銦摻雜氧化鋅薄膜的室溫電子濃度、遷移率及電阻率和r 值 關係圖……………………………………………........…….…….51 圖4-4 未摻雜氧化鋅薄膜的FESEM 表面影像....................52 圖4-5 低銦摻雜氧化鋅薄膜在不同r 值下(a)1/600 (b) 1/400 (c)1/300(d) 1/200 的FESEM 表面影像........................53 圖4-6 ZnO ALD 之生長機制示意圖(郭耿弘碩士論文[28])........54 圖4-7 未摻雜氧化鋅薄膜之縱深SIMS 圖.......................55 圖4-8 低銦摻雜氧化鋅(不同r 值)薄膜縱深之SIMS 圖...........56 圖4-9 於300°C 生長在(11-20)面氧化鋁基板上低銦摻雜氧化鋅(不 同r 值)薄膜之可見光波段光學穿透能譜圖.....................57 圖4-10 高銦摻雜氧化鋅(不同η值)薄膜在每一ALD 生長周期之生長 速率和氣相成份比之關係圖..................................66 圖4-11 生長在(11-20)氧化鋁基板上高銦摻雜氧化鋅(不同η值)薄 膜之θ-2θX-光繞射圖.......................................67 圖4-12 在300°C 的(11-20)氧化鋁基板上的高銦摻雜氧化鋅(不同η 值)薄膜的室溫電子濃度、遷移率及電阻率和氣相成份比之關 係圖……………………………………….......………………….…68 圖4-13 為典型的高銦摻雜氧化鋅薄膜在 (a)η= 5x10-4 (b) η= 2.5x10-3 (c) η=5x10-3(d) 及η=1x10-2 之FESEM 表面影像 圖……………………………………………………………………..…70 圖4-14 (a)-(c) 各別畫出300°C 成長在(11-20)氧化鋁基板上之高 銦摻雜氧化鋅(不同η值)薄膜其 O 1s,Zn 2p3/2 及 In 3d5/2 的 XPS 訊號圖................................................71 圖4-15 在300°C 生長於(11-20)面氧化鋁基板上之高銦摻雜氧化鋅 (不同η值)薄膜於之可見光波段光學穿透能譜圖………......……72zh_TW
dc.language.isoen_USzh_TW
dc.publisher物理學系所zh_TW
dc.relation.urihttp://www.airitilibrary.com/Publication/alDetailedMesh1?DocID=U0005-2104201000570600en_US
dc.subjectatomic layer deposition(ALD)en_US
dc.subject銦摻雜氧化鋅zh_TW
dc.subjecttransparent conductive oxide (TCO)en_US
dc.subject原子層沉積法zh_TW
dc.subject透明導電氧化膜zh_TW
dc.titleGrowth and characterization of In-doped ZnO films on (11-20) sapphire substrates using atomic layer depositionen_US
dc.title以原子層沉積法生長銦摻雜氧化鋅膜於(11-20)面氧化鋁基板之特性研究zh_TW
dc.typeThesis and Dissertationzh_TW
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