ผลของกำลังไฟฟ้าความถี่วิทยุต่อโครงสร้างผลึกและคุณสมบัติทางไฟฟ้าของฟิล์มบางออกไซด์ของสังกะสีเจือด้วยอลูมิเนียมด้วยเทคนิคอาร์เอฟ แมกนีตรอน สปัตเตอร์ริง

Abstract

          ในงานวิจัยนี้ฟิล์มออกไซด์ของสังกะสีเจือด้วยอลูมิเนียม (AZO) ถูกเตรียมจากเป้าสารเคลือบออกไซด์ของสังกะสีเจือด้วยออกไซด์ของอลูมิเนียม 2 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ด้วยโดยเทคนิคอาร์เอฟ แมกนีตรอน สปัตเตอร์ริง ที่กำลังไฟฟ้าความถี่วิทยุหลายค่าได้แก่ 100, 150 และ 200 วัตต์ เพื่อที่จะศึกษาผลของกำลังไฟฟ้าความถี่วิทยุต่อโครงสร้างผลึกและคุณสมบัติทางไฟฟ้าของฟิล์ม AZO ที่เตรียมได้โดยฟิล์ม AZO ถูกเคลือบลงบนกระจกสไลด์ที่อุณหภูมิห้องและเผาที่อุณหภูมิ 500 องศาเซลเซียส ในสุญญากาศนาน 1 ชั่วโมง จากการวัด XRD พบว่า ระนาบ (002) มีค่าเพิ่มสูงขึนกับค่ากำลังไฟฟ้าความถี่วิทยุที่เพิ่มขึน จาก 100 ถึง 150 วัตต์ แต่มีค่าลดลงที่ 200 วัตต์ ในทำนองเดียวกัน สำหรับสภาพความคล่องตัว จะพบว่าสภาพความคล่องตัวมีค่าสอดคล้องกับความเป็นผลึก กล่าวคือจะมีค่าต่ำหรือสูงตามค่าความเป็นผลึกที่ต่ำและสูงตามลำดับ ความหนาแน่นพาหะนำประจุในฟิล์ม AZO ที่เตรียมที่กำลังไฟฟ้าความถี่วิทยุ 100 และ 150 วัตต์ มีค่าไม่แตกต่างกันมากนัก แต่มีค่าลดลงที่กำลังไฟฟ้าความถี่วิทยุ 200 วัตต์ การลดลงของความหนาแน่นพาหะนำประจุแสดงโดยนัยว่าการแทนที่ของอลูมิเนียมแทนอะตอมสังกะสีมีค่าลดลง แต่อลูมิเนียมจะแยกไปอยู่ในช่องว่างของโครงผลึก และแสดงบทบาทเป็นตัวจับอิเล็กตรอนส่งผลให้ความหนาแน่นพาหะนำประจุมีค่าลดลง และเนื่องจากความคล่องตัวที่มีค่าสูงกว่าทำให้ค่าความต้านทานแผ่นต่ำสุดที่ทำได้มีค่าเท่ากับ 63.69 Ω/sq สำหรับฟิล์ม AZO ที่เตรียมด้วยกำลังไฟฟ้าความถี่วิทยุ 150 วัตต์

          In this research, aluminum-doped zinc oxide (AZO) films were prepared from 2 weight percentage (wt.%) of aluminum oxide (Al₂O₃) doped zinc oxide (ZnO) by RF magnetron sputtering technique at various RF powers of 100, 150 and 200 W. In order to study the effect of RF power on crystal structure and electrical properties of deposited AZO films. The AZO films were deposited on glass slides at room temperature andpost-annealed at 500 °C in vacuum for 1 hour. From XRD measurements, it was found that (002) plane increased with higher RF power from 100 to 150 W, however it became smaller at 200 W. In the same way, for mobility, it was consistent with the XRD spectra in which it was low or high for low and high crystallinity respectively. Carrier concentration of the AZO film deposited at 100 and 150 W were not different while it decreased for that deposited at 200 W. Decrease of carrier concentration implied that, at higher RF power, Al substitution for Zn atom was decreased but it segregated into interstitial sites, which was consistent with shifted (002) peak to lower 2θ angle as can be seen in XRD spectra. Al atoms in the interstitial sites played a role of electron trap resulting in decrease of carrier concentration. Because of higher mobility, the lowest sheet resistance of 63.69 Ω/sq can be achieved for the AZO films deposited at the RF power of 150 W.