Growth and vacuum post-annealing effect on the structural, electrical and optical properties of Sn-doped In2O3 thin films

Abstract

Hoy en día, la fabricación de películas delgadas a base de óxidos semiconductores transparentes termodinámicamente estables y baratos tiene una gran demanda para mejorar las propiedades de los dispositivos optoelectrónicos, sensores y de recolección de energía. Es bien sabido que las películas delgadas de In2O3 dopado con Sn (ITO) son difíciles de depositar por la técnica de pulverización catódica con corriente continua. Sin embargo, en este trabajo se depositan películas de bajo costo de In2O3 dopado con Sn sobre sustratos de vidrio de borosilicato utilizando la técnica de pulverización catódica de corriente continua usando un blanco metálico de In/Sn. El espesor de la película se controló mediante el tiempo de deposición. Se realizó tratamiento térmico posterior a la deposición de las películas en una atmósfera de vacío para controlar las propiedades estructurales, ópticas y eléctricas. La formación de fase, los tamaños de grano de cristalito < D > y los parámetros de la red se han evaluado a partir del análisis de datos de difracción de rayos X. Se realizaron análisis de imágenes de microscopia electrónica de barrido de sección transversal con el fin de estimar el espesor y determinar la tasa de crecimiento de películas delgadas. Se observó una disminución de energía de banda prohibida asociado con el proceso de relajación de la celda unitaria sugerido por la reducción monótona de la constante de red. Además, se obtuvo una baja resistencia superficial de (44 Ω/□), que es comparable a las películas ITO disponibles comercialmente. También, se determinó una dependencia del cuadrado inverso entre la resistencia superficial y el tamaño de grano (Rsq ∼ 1/D2). Este último se utilizó para estimar la concentración de portadores de la película más gruesa ∼ 1020cm-3, que está de acuerdo con el valor obtenido de la medida de Hall.