High-rate reactive high-power impulse magnetron sputtering of transparent conductive Al-doped ZnO thin films prepared at ambient temperature

Abstract

Reaktivní vysokovýkonové magnetronové naprašování bylo použito pro vysokorychlostní (až 60 nm/min) depozici vodivých (měrný elektrický odpor 0,003 Ω·cm) a opticky transparentních (extinkční koeficient 0,01 na vlnové délce 550 nm) tenkých vrstev ZnO:Al za nízké teploty (< 40 °C). Použili jsme planární Zn:Al terč (3,09 at.% Al) o průměru 100 mm a tloušťce 6 mm upevněný na silně nevyváženém magnetronu. Vrstvy byly deponovány ve směsi argon-kyslík při konstantním parciálním tlaku argonu 2,0 Pa a konstantním parciálním tlaku kyslíku 0,1 Pa. Pro všechny experimenty byla průměrná výkonová hustota na terči 1,9 W/cm^2 a délka napěťového pulzu 200 µs. Průměrná výkonová hustota na terči v pulzu se měnila od 190 W/cm^2 do 940 W/cm^2. Optická emisní spektroskopie byla použita pro lepší pochopení korelací mezi vlastnostmi výbojového plazmatu a strukturními, elektrickými a optickými vlastnostmi připravených vrstev.