Физика высокопроводящих прозрачных материалов на основе широкозонного оксида цинка

Abstract

Рассмотрены свойства прозрачных проводящих материалов на основе широкозонного полупроводника оксида цинка, перспективного для применений в фотовольтаике и жидкокристаллических дисплеях. Изучено влияние алюминия на проводимость тонких пленок ZnO, осажденных методом атомно-слоевого роста. Проведены температурные исследования концентрации, подвижности и удельного электросопротивления в диапазоне температур 77–300 К, которые свидетельствуют о металлической проводимости сильно легированных пленок. Электроактивность алюминия как донорной примеси в решетке ZnO изучена для тонких пленок, выращенных методом атомного послойного осаждения на стекло и кремний и содержащих 1–7 ат.% алюминия. Обсуждены причины низкой электроактивности Al в ZnO и предложены пути ее повышения.

Розглянуто властивості прозорих провідних матеріалів на основі широкозонного напівпровідника оксиду цинку, перспективного для застосування у фотовольтаїці та рідкокристалічних дисплеях. Вивчено вплив алюмінію на провідність тонких плівок ZnO, які осаджені методом атомно-шарового росту. Проведено температурні дослідження концентрації, рухливості і питомого електроопору у діапазоні температур 77–300 К, які свідчать про металеву провідність сильно легованих плівок. Електроактивність алюмінію як донорної домішки в гратці ZnO вивчено для тонких плівок, вирощених методом атомного пошарового осадження на скло та кремній, які містять 1–7 ат.% алюмінію. Обговорено причини низької електроактивності Al в ZnO і запропоновано шляхи її підвищення.

The properties of transparent conductive materials based on wide-gap zinc oxide semiconductors are considered, which are promising in their application to photovoltaics and liquid crystal displays. The impact of aluminum doping on the conductivity of thin ZnO films is examined. Temperature studies of the concentration, mobility, and resistivity in the temperature range of 77–300 K are conducted, revealing the metal conductivity of highly doped films. The electroactivity of aluminum as a donor impurity in the ZnO lattice is studied for thin films grown using atomic layer deposition on glass and silicone, containing 1–7 at. % aluminum. The reasons behind the low electroactivity of Al in ZnO are discussed, as are the methods for its enhancement.