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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 1/2019

07.11.2018

Investigations on preferentially oriented Al-doped ZnO films developed using rf magnetron sputtering

verfasst von: Nalin Prashant Poddar, S. K. Mukherjee

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 1/2019

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Abstract

Preferentially oriented Al-doped ZnO (AZO) films of thickness 0.5–4 µm are prepared using rf magnetron sputtering. The structural, optical and electrical properties of the films deposited on glass substrates are analyzed using X-ray diffraction (XRD), field effect scanning electron microscope (FESEM), energy dispersive X-ray (EDX) analyses, Raman spectroscopy, UV–visible (UV–Vis) spectroscopy, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and four-point probe measurements. The observed deposition rate is 16 ± 0.6 nm/min. EDX results confirm an Al content of (2.6 ± 0.3) % in the films. XRD results show that the deposited films are crystalline and are preferentially oriented along (002) plane with their c-axis perpendicular to the substrate plane. The average crystallite size (22–39 nm) increases with film thickness. FESEM micrographs confirm that the surface morphology of the films is rough and shows irregular hills and valleys like patterns due to grain overlapping. Raman spectra show A1 (LO) and A1 (TO) modes of wurtzite ZnO and three prominent anomalous modes 273, 510 and 577 cm−1 which are the characteristics of doped ZnO. FTIR results confirm the presence of Zn–O and Al–O stretching modes in the films. Optical transmittance of the films at 550 nm decreases from 77 to 25% with the increase in film thickness. Their band gap also decreases from 3.39 eV to 2.53 eV. The resistivity of the films gradually reduces beyond a thickness of 1 µm to 1.42 × 10−4 Ωcm. The obtained resistivity values are comparable to that of In-doped SnO2 (ITO).

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Literatur
2.
4.
Zurück zum Zitat Ü Özgür, Ya.I. Alivov, C. Liu, A. Teke, M.A. Reshchikov, S. Doğan, V. Avrutin, S.-J. Cho, H. Morkoç, J. Appl. Phys. 98, 11 (2005)CrossRef Ü Özgür, Ya.I. Alivov, C. Liu, A. Teke, M.A. Reshchikov, S. Doğan, V. Avrutin, S.-J. Cho, H. Morkoç, J. Appl. Phys. 98, 11 (2005)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat S.E. Pust, J.P. Becker, J. Worbs, S.O. Klemm, K.J.J. Mayrhofer, J. Hüpkes, J. Electrochem. Soc. 158, D413–D419 (2011)CrossRef S.E. Pust, J.P. Becker, J. Worbs, S.O. Klemm, K.J.J. Mayrhofer, J. Hüpkes, J. Electrochem. Soc. 158, D413–D419 (2011)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat T. Minami, H. Nanto, S. Takata, Appl. Phys. Lett. 41, 958–960 (1982)CrossRef T. Minami, H. Nanto, S. Takata, Appl. Phys. Lett. 41, 958–960 (1982)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat H. Nanto, T. Minami, S. Shooji, S. Takata, J. Appl. Phys. 55, 1029–1034 (1984)CrossRef H. Nanto, T. Minami, S. Shooji, S. Takata, J. Appl. Phys. 55, 1029–1034 (1984)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat N. Srinatha, Y. No, V.B. Kamble, S. Chakravarty, N. Suriya Murthy, B. Angadi, A. Umarji, W. Choi, RSC Adv. 6, 9779–9788 (2016)CrossRef N. Srinatha, Y. No, V.B. Kamble, S. Chakravarty, N. Suriya Murthy, B. Angadi, A. Umarji, W. Choi, RSC Adv. 6, 9779–9788 (2016)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat T.M.K. Thandavan, S.M.A. Gani, C. San Wong, R.M. Nor, PLoS ONE 10, 0121756 (2015)CrossRef T.M.K. Thandavan, S.M.A. Gani, C. San Wong, R.M. Nor, PLoS ONE 10, 0121756 (2015)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat M. Shahid, K. Deen, A. Ahmad, M. Akram, M. Aslam, W. Akhtar, Appl. Nanosci. 6, 235–241 (2016)CrossRef M. Shahid, K. Deen, A. Ahmad, M. Akram, M. Aslam, W. Akhtar, Appl. Nanosci. 6, 235–241 (2016)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat L. Cai, G. Jiang, C. Zhu, D. Wang, Phys. Status Solidi A 206, 1461–1464 (2009)CrossRef L. Cai, G. Jiang, C. Zhu, D. Wang, Phys. Status Solidi A 206, 1461–1464 (2009)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat E. Burunkaya, N. Kiraz, Ö Kesmez, H.E. Camurlu, M. Asilturk, E. Arpac, ‎J. Sol Gel Sci. Technol. 55, 171–176 (2010)CrossRef E. Burunkaya, N. Kiraz, Ö Kesmez, H.E. Camurlu, M. Asilturk, E. Arpac, ‎J. Sol Gel Sci. Technol. 55, 171–176 (2010)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat S. Majumder, M. Jain, P. Dobal, R. Katiyar, Mater. Sci. Eng. B 103, 16–25 (2003)CrossRef S. Majumder, M. Jain, P. Dobal, R. Katiyar, Mater. Sci. Eng. B 103, 16–25 (2003)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat M. Caglar, S. Ilican, Y. Caglar, F. Yakuphanoglu, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 19, 704–708 (2008)CrossRef M. Caglar, S. Ilican, Y. Caglar, F. Yakuphanoglu, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 19, 704–708 (2008)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat T. Miyata, Y. Minamino, S. Ida, T. Minami, J. Vac. Sci. Technol. A 22, 1711–1715 (2004)CrossRef T. Miyata, Y. Minamino, S. Ida, T. Minami, J. Vac. Sci. Technol. A 22, 1711–1715 (2004)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat S. Venkatachalam, Y. Iida, Y. Kanno, Superlattices Microstruct. 44, 127–135 (2008)CrossRef S. Venkatachalam, Y. Iida, Y. Kanno, Superlattices Microstruct. 44, 127–135 (2008)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat D. Sahu, S.Y. Lin, J.L. Huang, Microelectron. J. 38, 245–250 (2007)CrossRef D. Sahu, S.Y. Lin, J.L. Huang, Microelectron. J. 38, 245–250 (2007)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat M.C. Pan, T.H. Wu, T.A. Bui, W.C. Shih, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 23, 418–424 (2012)CrossRef M.C. Pan, T.H. Wu, T.A. Bui, W.C. Shih, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 23, 418–424 (2012)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat Z. Laghfour, T. Ajjammouri, S. Aazou, S. Refki, D. Nesterenko, A. Rahmouni, M. Abd-Lefdil, A. Ulyashin, A. Slaoui, Z. Sekkat, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 26, 6730–6735 (2015)CrossRef Z. Laghfour, T. Ajjammouri, S. Aazou, S. Refki, D. Nesterenko, A. Rahmouni, M. Abd-Lefdil, A. Ulyashin, A. Slaoui, Z. Sekkat, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 26, 6730–6735 (2015)CrossRef
22.
23.
Zurück zum Zitat M. Suchea, S. Christoulakis, N. Katsarakis, T. Kitsopoulos, G. Kiriakidis, Thin Solid Films 515, 6562–6566 (2007)CrossRef M. Suchea, S. Christoulakis, N. Katsarakis, T. Kitsopoulos, G. Kiriakidis, Thin Solid Films 515, 6562–6566 (2007)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat K.H. Ri, Y. Wang, W.L. Zhou, J.X. Gao, X.J. Wang, J. Yu, Appl. Surf. Sci. 258, 1283–1289 (2011)CrossRef K.H. Ri, Y. Wang, W.L. Zhou, J.X. Gao, X.J. Wang, J. Yu, Appl. Surf. Sci. 258, 1283–1289 (2011)CrossRef
26.
27.
28.
Zurück zum Zitat W. Yang, Z. Liu, D.L. Peng, F. Zhang, H. Huang, Y. Xie, Z. Wu, Appl. Surf. Sci. 255, 5669–5673 (2009)CrossRef W. Yang, Z. Liu, D.L. Peng, F. Zhang, H. Huang, Y. Xie, Z. Wu, Appl. Surf. Sci. 255, 5669–5673 (2009)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat B.C. Mohanty, B.K. Kim, D.H. Yeon, Y.H. Jo, I.J. Choi, S.M. Lee, Y.S. Cho, J. Electrochem. Soc. 159, H96–H101 (2011)CrossRef B.C. Mohanty, B.K. Kim, D.H. Yeon, Y.H. Jo, I.J. Choi, S.M. Lee, Y.S. Cho, J. Electrochem. Soc. 159, H96–H101 (2011)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat A. Van der Drift, Philips Res. Rep 22, 267 (1967) A. Van der Drift, Philips Res. Rep 22, 267 (1967)
32.
Zurück zum Zitat N. Fujimura, T. Nishihara, S. Goto, J. Xu, T. Ito, J. Cryst. Growth 130, 269–279 (1993)CrossRef N. Fujimura, T. Nishihara, S. Goto, J. Xu, T. Ito, J. Cryst. Growth 130, 269–279 (1993)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat S.Y. Pung, K.L. Choy, X. Hou, C. Shan, Nanotechnology 19, 435609 (2008)CrossRef S.Y. Pung, K.L. Choy, X. Hou, C. Shan, Nanotechnology 19, 435609 (2008)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat F. Paraguay, D.W. Estrada, L.D.R. Acosta, N.E. Andrade, M.M. Yoshida, Thin Solid Films 350, 192–202 (1999)CrossRef F. Paraguay, D.W. Estrada, L.D.R. Acosta, N.E. Andrade, M.M. Yoshida, Thin Solid Films 350, 192–202 (1999)CrossRef
35.
Zurück zum Zitat C.C. Ting, S.Y. Chen, D.M. Liu, Thin Solid Films 402, 290–295 (2002)CrossRef C.C. Ting, S.Y. Chen, D.M. Liu, Thin Solid Films 402, 290–295 (2002)CrossRef
36.
Zurück zum Zitat S. Rodil, O.G. Zarco, E. Camps, H. Estrada, M. Lejeune, L. Bourja, A. Zeinert, Thin Solid Films 636, 384–391 (2017)CrossRef S. Rodil, O.G. Zarco, E. Camps, H. Estrada, M. Lejeune, L. Bourja, A. Zeinert, Thin Solid Films 636, 384–391 (2017)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat A. Wójcik, M. Godlewski, E. Guziewicz, R. Minikayev, W. Paszkowicz, J. Cryst. Growth 310, 284–289 (2008)CrossRef A. Wójcik, M. Godlewski, E. Guziewicz, R. Minikayev, W. Paszkowicz, J. Cryst. Growth 310, 284–289 (2008)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat V.D. Mote, Y. Purushotham, B.N. Dole, J. Theor. Appl. Phys. 6, 6 (2012)CrossRef V.D. Mote, Y. Purushotham, B.N. Dole, J. Theor. Appl. Phys. 6, 6 (2012)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat G. Kaur, A. Mitra, K. Yadav, Prog. Nat. Sci. Mater. Int 25, 12–21 (2015)CrossRef G. Kaur, A. Mitra, K. Yadav, Prog. Nat. Sci. Mater. Int 25, 12–21 (2015)CrossRef
40.
41.
43.
Zurück zum Zitat J. Serrano, A. Romero, F. Manjon, R. Lauck, M. Cardona, A. Rubio, Phys. Rev. B 69, 094306 (2004)CrossRef J. Serrano, A. Romero, F. Manjon, R. Lauck, M. Cardona, A. Rubio, Phys. Rev. B 69, 094306 (2004)CrossRef
45.
Zurück zum Zitat C. Bundesmann, N. Ashkenov, M. Schubert, D. Spemann, T. Butz, E. Kaidashev, M. Lorenz, M. Grundmann, Appl. Phys. Lett. 83, 1974–1976 (2003)CrossRef C. Bundesmann, N. Ashkenov, M. Schubert, D. Spemann, T. Butz, E. Kaidashev, M. Lorenz, M. Grundmann, Appl. Phys. Lett. 83, 1974–1976 (2003)CrossRef
46.
Zurück zum Zitat A. Kaschner, U. Haboeck, M. Strassburg, M. Strassburg, G. Kaczmarczyk, A. Hoffmann, C. Thomsen, A. Zeuner, H. Alves, D. Hofmann, et al. Appl. Phys. Lett. 80, 1909–1911 (2002)CrossRef A. Kaschner, U. Haboeck, M. Strassburg, M. Strassburg, G. Kaczmarczyk, A. Hoffmann, C. Thomsen, A. Zeuner, H. Alves, D. Hofmann, et al. Appl. Phys. Lett. 80, 1909–1911 (2002)CrossRef
47.
Zurück zum Zitat J. Tauc, R. Grigorovici, A. Vancu, Phys. Status Solidi B 15, 627–637 (1966)CrossRef J. Tauc, R. Grigorovici, A. Vancu, Phys. Status Solidi B 15, 627–637 (1966)CrossRef
48.
Zurück zum Zitat M. Nafees, W. Liaqut, S. Ali, M.A. Shafique, Appl. Nanosci. 3, 49–55 (2013)CrossRef M. Nafees, W. Liaqut, S. Ali, M.A. Shafique, Appl. Nanosci. 3, 49–55 (2013)CrossRef
49.
50.
Zurück zum Zitat P.K. Kannan, R. Saraswathi, J.B.B. Rayappan, Sens. Actuator A 164, 8–14 (2010)CrossRef P.K. Kannan, R. Saraswathi, J.B.B. Rayappan, Sens. Actuator A 164, 8–14 (2010)CrossRef
51.
Zurück zum Zitat A. Srivastava, M. Praveen, S. Arora, B. Gupta, S. Chakraborty, S. Chandra, H. Toyoda, Bahadur, J. Mater. Sci. Technol. 26, 986–990 (2010)CrossRef A. Srivastava, M. Praveen, S. Arora, B. Gupta, S. Chakraborty, S. Chandra, H. Toyoda, Bahadur, J. Mater. Sci. Technol. 26, 986–990 (2010)CrossRef
52.
Zurück zum Zitat F. Meriche, T. Touam, A. Chelouche, M. Dehimi, J. Solard, A. Fischer, A. Boudrioua, L.-H. Peng, Electron. Mater. Lett. 11, 862–870 (2015)CrossRef F. Meriche, T. Touam, A. Chelouche, M. Dehimi, J. Solard, A. Fischer, A. Boudrioua, L.-H. Peng, Electron. Mater. Lett. 11, 862–870 (2015)CrossRef
53.
Zurück zum Zitat R. Menon, V. Gupta, H. Tan, K. Sreenivas, C. Jagadish, J. Appl. Phys. 109, 064905 (2011)CrossRef R. Menon, V. Gupta, H. Tan, K. Sreenivas, C. Jagadish, J. Appl. Phys. 109, 064905 (2011)CrossRef
54.
55.
Zurück zum Zitat S. Alias, A. Ismail, A. Mohamad, J. Alloys Compd. 499, 231–237 (2010)CrossRef S. Alias, A. Ismail, A. Mohamad, J. Alloys Compd. 499, 231–237 (2010)CrossRef
56.
Zurück zum Zitat A. Mallika, A.R. Reddy, K.S. Babu, K.V. Reddy, Ceram. Int. 40, 12171–12177 (2014)CrossRef A. Mallika, A.R. Reddy, K.S. Babu, K.V. Reddy, Ceram. Int. 40, 12171–12177 (2014)CrossRef
57.
Zurück zum Zitat Y. Li, J. Wang, Y. Kong, J. Zhou, J. Wu, G. Wang, H. Bi, X. Wu, W. Qin, Q. Li, Sci. Rep. 6, 19187 (2016)CrossRef Y. Li, J. Wang, Y. Kong, J. Zhou, J. Wu, G. Wang, H. Bi, X. Wu, W. Qin, Q. Li, Sci. Rep. 6, 19187 (2016)CrossRef
58.
59.
Zurück zum Zitat V. Musat, B. Teixeira, E. Fortunato, R. Monteiro, P. Vilarinho, Surf. Coat. Technol. 180, 659–662 (2004)CrossRef V. Musat, B. Teixeira, E. Fortunato, R. Monteiro, P. Vilarinho, Surf. Coat. Technol. 180, 659–662 (2004)CrossRef
60.
Zurück zum Zitat M. Ohyama, H. Kozuka, T. Yoko, J. Am. Ceram. Soc. 81, 1622–1632 (1998)CrossRef M. Ohyama, H. Kozuka, T. Yoko, J. Am. Ceram. Soc. 81, 1622–1632 (1998)CrossRef
61.
Zurück zum Zitat B. Nasr, S. Dasgupta, D. Wang, N. Mechau, R. Kruk, H. Hahn, J. Appl. Phys. 108, 103721 (2010)CrossRef B. Nasr, S. Dasgupta, D. Wang, N. Mechau, R. Kruk, H. Hahn, J. Appl. Phys. 108, 103721 (2010)CrossRef
Metadaten
Titel
Investigations on preferentially oriented Al-doped ZnO films developed using rf magnetron sputtering
verfasst von
Nalin Prashant Poddar
S. K. Mukherjee
Publikationsdatum
07.11.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 1/2019
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-018-0320-6

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