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01.12.2009 | Ausgabe 12/2009

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 12/2009

Growth and characterization of ZnO films on (11-20) sapphire substrates by atomic layer deposition using DEZn and N2O

Zeitschrift:
Journal of Materials Science: Materials in Electronics > Ausgabe 12/2009
Autoren:
Kuo-Yi Yen, Kuang-Pi Liu, Jyh-Rong Gong, Kuen-Yau Tsai, Dong-Yuan Lyu, Tai-Yuan Lin, Guo-Yu Ni, Far-Wen Jih

Abstract

Zinc oxide (ZnO) films were grown on (11-20) sapphire substrates at 600 °C by atomic layer deposition (ALD) using diethylzinc (DEZn) and nitrous oxide (N2O). A ZnO buffer layer was deposited at low temperature (LT) prior to the growth of a bulk ZnO film for a typical growth run. In some cases, buffer-layer annealing or post-annealing treatments were employed to optimize ZnO growth. Based on the experimental results of X-ray diffractometry (XRD) and transmission electron microscopy (TEM), all the as-grown ZnO films were found to show c-axis preferred orientation with co-existence of <1-100>ZnO∥<1-100>sapphire and <11-20>ZnO∥<1-100>sapphire relationships in the (0001)ZnO/(11-20)sapphire hetero-interface. Typical room temperature (RT) photoluminescence (PL) spectrum of the as-grown ZnO film shows only near band edge (NBE) emissions without defect luminescence. ZnO films with improved quality were achieved by post-annealing or buffer-layer annealing treatments. In particular, buffer-layer annealing was found to improve the crystalline and optical properties of a ZnO film substantially.

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