探討氧化鋅薄膜的光學、電性與奈米機械特性

林承佳

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探讨氧化锌薄膜的光学、电性与奈米机械特性

The optical, electrical, and nanomechanical properties of ZnO thin films

林承佳 , 硕士　　导师：刘文仁　　共同指导教授：陈元宗

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摘要 │ 参考文献 (60) │ 国际计量

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In this experiment, ZnO thin films were sputtered on a glass substrate by a radio frequency (RF) magnetron sputtering system at room temperature (RT). The thicknesses (tf) of the ZnO thin film were from 500 Å to 1000 Å. X-ray diffraction (XRD), ultra miniature spectrometer (Spactra Smart) and four-point probe measurements were used to investigate the characteristics of ZnO thin film with various thicknesses. The results exhibited that ZnO has a wurtzite structure with a (002) texture diffraction peak in the 2θ at 34° range. As the ZnO thin film thickness increases, the grain size becomes larger. A ZnO thin film thickness of 500 Å had a transmittance maximum of about 85% and a reflectance minimum of about 15%. That means that thickness and crystallinity of ZnO play an important role in the optical results. Additionally, the four-point probe measuring resistivity (ρ) found that the ρ is reduced as the ZnO thickness increases because grain boundaries and the surface of thin films scatter the electrons, so thinner films have a greater resistance. Between grain size and the nanoindentation results, the decline in the hardness and Young’s modulus can be reasonably concluded to be associated with an enlarged grain size, consistent with the “Hall-Petch” effect and the grain refinement mechanism. Based on the optical, electrical, and nanomechanical results, a thickness of 500 Å of ZnO is suitable for photoelectrical application.

参考文献 ( 60 ) 〈TOP〉

[1]. C.M. Mahajan and M.G. Takwale, “An influence of deposition temperature on structural, optical and electrical properties of sprayed ZnO thin films of identical thickness”, Current Applied Physics, vol.13, Nov.2013, pp.2109-2116.
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[2]. J. Zhang, H. Yang, Q.L. Zhang, S.R. Dong and J.K. Luo, “Structural, optical, electrical and resistive switching properties of ZnO thin films deposited by thermal and plasma-enhanced atomic layer deposition”, Applied Surface Science, vol.282, Oct.2013, pp.390-395.
连结：
[3]. Y. Köseo˘glu, “A simple microwave-assisted combustion synthesis and structural, optical and magnetic characterization of ZnO nanoplatelets”, Ceramics International, vol.40, May 2014, pp.4673-4679.
连结：
[4]. H.S. Kim, E.S. Jung, W.J. Lee, J.H. Kim, S.O. Ryu and S.Y. Choi, “Effects of oxygen concentration on the electrical properties of ZnO films”, Ceramics International, vol.34, May 2008, pp.1097-1101.
连结：
[5]. W.J. Jeong, S.K. Kim and G.C. Park, “Preparation and characteristic of ZnO thin film with high and low resistivity for an application of solar cell”, Thin Solid Films, vol.506-507, May 2006, pp.180-183.
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