Tính chất cấu trúc, điện và quang của màng mỏng oxit dẫn điện trong suốt SnO2 pha tạp SmF3 cho các ứng dụng thiết bị quang điện tử

Tóm tắt

Trong nghiên cứu này, các màng mỏng bán dẫn chứa oxit thiếc (SnO₂) trong suốt loại p được lắng đọng trên đế thủy tinh bằng phương pháp phủ nhúng sol-gel sử dụng samarium-triflorua (SmF₃) làm chất tạp nhận. Các màng này được điều chế bằng cách đồng pha tạp 2 mol.% SmF₃ vào SnO₂ (SFTO), tiếp theo là nhiệt độ ủ ở 475 ^°C. Kết quả phân tích XRD cho thấy màng thể hiện pha rutile tứ phương SnO₂. Độ dẫn loại p của màng SFTO được xác định bằng phép đo hiệu ứng Hall và hệ số Seebeck. Điện trở suất và độ linh động của màng SnO₂ pha tạp SmF₃ lần lượt là 7.83 × 10^–3 Ωcm và 7.57 cm² V^–1 s^–1, giảm so với màng SnO₂ không pha tạp. Nồng độ chất mang tăng lớn từ –9.34 ´ 10¹⁸ cm^–3 đối với màng không pha tạp đến +1.05 × 10²⁰ cm^–3 đối với màng SnO₂ pha tạp SmF₃. Màng SFTO loại p cho thấy độ truyền qua cao 74.3% ở bước sóng 550 nm, với năng lượng vùng cấm là 3.63 eV. Ngoài ra, một dị thể p-SnO₂:SmF₃/n-ZnO:Al (mức pha tạp Al là 2 mol.%) trong suốt được chế tạo trên đế thủy tinh không chứa kiềm. Phép đo đường cong I-V đối với đi-ốt dị vòng p-n cho thấy đặc tính chỉnh lưu điển hình với điện áp mở thuận là 1.55 V. Với các đặc tính thu được, màng SFTO loại p hứa hẹn rất nhiều cho các ứng dụng thiết bị quang điện tử.