การเตรียมฟิล์มบางซิงค์ออกไซด์เจือด้วยอลูมิเนียมและอินเดียมด้วยเทคนิค ดีซี แมกนีตรอน สปัตเตอริง โดยใช้เป้าเซรามิกส์

Abstract

ได้ประสบความสำเร็จในเตรียมฟิล์มบางซิงค์ออกไซด์เจือด้วยอลูมิเนียมและอินเดียม (AIZO) โดยเทคนิค ดีซี แมกนีตรอน สปัตเตอริง บนแผ่นรองรับที่เป็นกระจกในบรรยากาศอาร์กอนบริสุทธิ์ ณ อุณหภูมิห้อง โดยใช้เซรามิกส์ซิงค์ ออกไซด์เจือด้วยอลูมิเนียมและอินเดียมในปริมาณ 0.5 wt% ขนาด 3 นิ้วที่เตรียมเองในห้องปฏิบัติการเป็นเป้า ศึกษาอิทธิพลของเงื่อนไขของการสปัตเตอริงได้แก่ ระยะห่างระหว่างเป้ากับแผ่นรองรับ ความดัน และกำลังไฟฟ้า ที่มีต่อการทับถมของฟิล์ม โดยตรวจสอบจากความหนาและภาพตัดขวางของฟิล์มด้วยเครื่องวัดความหนาของฟิล์มและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (Scanning Electron Microscope : SEM) ตามลำดับ พบว่าเงื่อนไขการเตรียมฟิล์มที่ระยะห่างระหว่างเป้ากับแผ่นรองรับเป็น 7 cm จะให้ฟิล์มที่มีอัตราการทับถมดีที่สุด (25-32 nm/min) มีความหนาสูงสุดในช่วง 750-950 nm โดยไม่ขึ้นกับความดันขณะสปัตเตอร์ ขณะที่ระยะห่างระหว่างเป้ากับแผ่นรองรับที่เพิ่มขึ้น อัตราการทับถมของฟิล์มจะลดลงและขึ้นกับความดันอย่างชัดเจน โดยการเตรียมฟิล์มที่ความดันต่ำจะให้อัตราทับถมของฟิล์มสูงกว่าและมีความหนาแน่นมากกว่าที่ความดันสูง และการเพิ่มกำลังไฟฟ้าจะทำให้ฟิล์มมีอัตราการทับถมสูงขี้น โดยฟิล์มเตรียมที่ระยะห่างระหว่างเป้ากับแผ่นรองรับมากถึง 16 cm ความดันสูงที่ 0.1 mbar จะมีอัตราการทับถมต่ำสุด (1.7 nm/min) และมีความหนาเป็น 50 nm โดยจะอภิปรายกลไกที่เป็นไปได้ในงานวิจัยนี้ Aluminum- and indium- doped zinc oxide (AIZO) thin films by direct current (dc) magnetron sputtering on a glass substrate in pure argon atmosphere at room temperature. Three inches home made of zinc oxide ceramic with 0.5 wt% of aluminum and indium doping was used as a target. The influence of sputtering conditions - target-substrate distance, pressure and power - on AIZO deposition were studied. Film thicknesses and cross sections were investigated by surface profiler and scanning electron microscope (SEM), respectively. At the target-substrate distance of 7 cm, the films show optimum deposition rate (25-32 nm/min) with the thicknesses of 750-950 nm throughout the deposited pressure, indicating that the deposited rate not depend on the pressure. While at the higher target-substrate distance, the lower deposited rate depending on the pressure is obtained. The lower pressure, the higher deposited rate with dense films are grown. In addition, as increasing the power, the deposited rate is increased. It was found that at the target-substrate distance of 16 cm and the deposited pressure of 0.1 mbar give the lowest deposited rate (1.7 nm/min) with the films thickness of 50 nm. The mechanism possibility is discussed.