بهبود خواص الكتريكي و اپتيكي لايه نازكITO با اصلاح فاصله الكترودها در سامانه اسپاترينگ DC مگنتروني

Improvement of electrical and optical properties of thin ITO films by modifying electrode spacing in DC magnetron sputtering

يكي از پارامترهاي مهم در لايه­ نشاني لايه­ هاي نازك اكسيد اينديوم-قلع (ITO) به روش كندوپاش مگنتروني، فاصله الكترودها است كه با تغيير آن شرايط پلاسماي رسوب تغيير مي­كند. در اين تحقيق لايه­ هاي نازك ITO به روش كندوپاش مگنتروني DC، با تغيير فاصله الكترودها در گستره cm 5-11، بر بستر شيشه در دماي اتاق رسوب داده شده­است. تحت شرايط فوق ضخامت نمونه ­ها در محدوده nm 110-370، متوسط اندازه دانه­ هاي كريستالي براي نمونه لايه ­نشاني­ شده در فاصله مطلوب cm 7 برابر با nm5±50 و جذر ميانگين مربعات زبري سطح برابر با nm 1/97 به­دست آمده ­است. همچنين مشاهده شد كه لايه نازك ITO داراي ساختار مكعبي بيكس ­بايت مي­ باشد. مقاومت ورق ه­اي لايه­ هاي نازك ITO در فواصل 5، 7، 9 و cm 11 به­ ترتيب برابر با 17/7، 16، 1733 و Ω/□ 5207 انداز­ه ­گيري شده ­اند. شفافيت لايه­ هاي نازك رسوب­داده­شده در بازه nm400-800، در محدوده 85-75% متغير است. بر­اساس نتايج براي فاصله الكترودهاي cm 7، مقاومت ورقه­اي ITO تا □/Ω 16 كاهش مي­ يابد و در­عين­ حال براي ضخامت nm 230، شفافيت آن 85% است كه براي استفاده به­ عنوان كنتاكت در سلول خورشيدي سيليكن آمورف بسيار مناسب است. علاوه­ بر نتايج عملي، آناليز داده ­ها به­ كمك نرم ­افزارهاي MATLAB و X'Pert و شبيه ­سازي پلاسما به­ كمك نرم­ افزار شبيه ­ساز پلاسما xpdp1 انجام شده ­است.

An important parameter in the deposition of thin-film Indium-Tin-Oxide layers by magnetron sputtering is the spacing between the anode and cathode electrodes, by which the conditions of plasma deposition and the properties of the resulting films are controlled. In this paper, thin ITO films are deposited on glass substrates using the DC-magnetron sputtering technique at RT for different electrode spacing. The thickness of the layers has been measured in the range 110-370 nm. The XRD studies confirm that crystalline structure of ITO is cubic bixbyite. The sheet resistance of the samples prepared at the electrode spacing of 5, 7, 9, and 11 cm, are 17.7, 16, 1723, and 5207 Ω/□, respectively. The transmittance of the films in the spectral range of 400-800nm is 75-85%. The lowest sheet resistance of 16 Ω/□ is obtained at the spacing of 7 cm, having a transparency of 85% and a thickness of 230nm, which confirms that it is appropriate for use as the transparent contact in amorphous silicon solar cells. For such samples the average grain size of the crystallites and the root-mean-square of the roughness of the surface are 50±5 nm and ≈1.97 nm, respectively. The process simulations are also achieved using xpdp1, X'Pert and MATLAB software.