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Using Modified-Intake Plasma-Enhanced Metal–Organic Chemical Vapor Deposition System to Grow Gallium Doped Zinc Oxide
Micromachines ( IF 3.4 ) Pub Date : 2021-12-20 , DOI: 10.3390/mi12121590 Po-Hsun Lei , Jia-Jan Chen , Ming-Hsiu Song , Yuan-Yu Zhan , Zong-Lin Jiang
Micromachines ( IF 3.4 ) Pub Date : 2021-12-20 , DOI: 10.3390/mi12121590 Po-Hsun Lei , Jia-Jan Chen , Ming-Hsiu Song , Yuan-Yu Zhan , Zong-Lin Jiang
We have used a modified-intake plasma-enhanced metal–organic chemical vapor deposition (MIPEMOCVD) system to fabricate gallium-doped zinc oxide (GZO) thin films with varied Ga content. The MIPEMOCVD system contains a modified intake system of a mixed tank and a spraying terminal to deliver the metal–organic (MO) precursors and a radio-frequency (RF) system parallel to the substrate normal, which can achieve a uniform distribution of organic precursors in the reaction chamber and reduce the bombardment damage. We examined the substitute and interstitial mechanisms of Ga atoms in zinc oxide (ZnO) matrix in MIPEMOCVD-grown GZO thin films through crystalline analyses and Hall measurements. The optimal Ga content of MIPEMOCVD-grown GZO thin film is 3.01 at%, which shows the highest conductivity and transmittance. Finally, the optimal MIPEMOCVD-grown GZO thin film was applied to n-ZnO/p-GaN LED as a window layer. As compared with the indium–tin–oxide (ITO) window layer, the n-ZnO/p-GaN LED with the MIPEMOCVD-grown GZO window layer of the rougher surface and higher transmittance at near UV range exhibits an enhanced light output power owing to the improved light extraction efficiency (LEE).
中文翻译:
使用改良进气等离子增强金属-有机化学气相沉积系统生长掺镓氧化锌
我们使用改进的进气等离子体增强金属有机化学气相沉积 (MIPEMOCVD) 系统来制造具有不同 Ga 含量的掺镓氧化锌 (GZO) 薄膜。MIPEMOCVD 系统包含改进的混合罐和喷涂终端的进气系统,用于输送金属有机 (MO) 前驱体和平行于基板法线的射频 (RF) 系统,可以实现有机前驱体的均匀分布在反应室中,减少轰击伤害。我们通过晶体分析和霍尔测量研究了 MIPEMOCVD 生长的 GZO 薄膜中氧化锌 (ZnO) 基质中 Ga 原子的替代和填隙机制。MIPEMOCVD 生长的 GZO 薄膜的最佳 Ga 含量为 3.01 at%,显示出最高的导电率和透射率。最后,将最佳 MIPEMOCVD 生长的 GZO 薄膜应用于 n-ZnO/p-GaN LED 作为窗口层。与铟锡氧化物 (ITO) 窗口层相比,具有 MIPEMOCVD 生长的 GZO 窗口层的 n-ZnO/p-GaN LED 具有更粗糙的表面和更高的近紫外范围透射率,显示出增强的光输出功率,因为提高光提取效率 (LEE)。
更新日期:2021-12-20
中文翻译:
使用改良进气等离子增强金属-有机化学气相沉积系统生长掺镓氧化锌
我们使用改进的进气等离子体增强金属有机化学气相沉积 (MIPEMOCVD) 系统来制造具有不同 Ga 含量的掺镓氧化锌 (GZO) 薄膜。MIPEMOCVD 系统包含改进的混合罐和喷涂终端的进气系统,用于输送金属有机 (MO) 前驱体和平行于基板法线的射频 (RF) 系统,可以实现有机前驱体的均匀分布在反应室中,减少轰击伤害。我们通过晶体分析和霍尔测量研究了 MIPEMOCVD 生长的 GZO 薄膜中氧化锌 (ZnO) 基质中 Ga 原子的替代和填隙机制。MIPEMOCVD 生长的 GZO 薄膜的最佳 Ga 含量为 3.01 at%,显示出最高的导电率和透射率。最后,将最佳 MIPEMOCVD 生长的 GZO 薄膜应用于 n-ZnO/p-GaN LED 作为窗口层。与铟锡氧化物 (ITO) 窗口层相比,具有 MIPEMOCVD 生长的 GZO 窗口层的 n-ZnO/p-GaN LED 具有更粗糙的表面和更高的近紫外范围透射率,显示出增强的光输出功率,因为提高光提取效率 (LEE)。