Chế tạo và khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến các đặc trưng của màng sno được chế tạo bởi phương pháp phún xạ phản ứng magnetron DC

TÓM TẮT

Màng mỏng SnO được chế tạo bằng phương pháp phún xạ phản ứng magnetron

DC với bia phún xạ kim loại thiếc và khí phản ứng oxi, nhiệt độ đế (Ts) thay đổi từ

150oC đến 300oC trong suốt quá trình phún xạ. Khi nhiệt độ đế thay đổi từ 150oC đến

300oC thì có sự xuất hiện các pha ngoại lai β-Sn và SnO2 trong cấu trúc màng SnO.

Các đặc trưng của màng SnOx được đánh giá thông qua phổ UV-Vis, giản đồ nhiễu xạ

tia X (XRD), hiệu ứng Hall, hình thái bề mặt bằng ảnh AFM. Màng SnO chế tạo ở

nhiệt độ 250oC có tính chất điện tốt nhất, có nồng độ hạt tải NH = 1,552.1017cm-3, độ

linh động µ = 7,581 cm2/Vs, điện trở suất ρ = 5,31 (Ωcm) và độ dẫn σ = 0,19 (Ω-1cm-1)

và không xuất hiện hiện các pha ngoại lai, β-Sn và SnO2 đủ điều kiện cơ bản ứng

dụng làm lớp thu lỗ trống trong linh kiện quang điện

pdf 8 trang phuongnguyen 7880
Bạn đang xem tài liệu "Chế tạo và khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến các đặc trưng của màng sno được chế tạo bởi phương pháp phún xạ phản ứng magnetron DC", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Chế tạo và khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến các đặc trưng của màng sno được chế tạo bởi phương pháp phún xạ phản ứng magnetron DC

Chế tạo và khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến các đặc trưng của màng sno được chế tạo bởi phương pháp phún xạ phản ứng magnetron DC
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 14 - 2019 ISSN 2354-1482 
115 
CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ 
ĐẾN CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA MÀNG SnO ĐƯỢC CHẾ TẠO BỞI 
PHƯƠNG PHÁP PHÚN XẠ PHẢN ỨNG MAGNETRON DC 
Phạm Hoài Phương1 
Nguyễn Thị Hải Yến1 
Nguyễn Thị Phương Thúy2 
Trần Quang Trung2 
TÓM TẮT 
Màng mỏng SnO được chế tạo bằng phương pháp phún xạ phản ứng magnetron 
DC với bia phún xạ kim loại thiếc và khí phản ứng oxi, nhiệt độ đế (Ts) thay đổi từ 
150oC đến 300oC trong suốt quá trình phún xạ. Khi nhiệt độ đế thay đổi từ 150oC đến 
300oC thì có sự xuất hiện các pha ngoại lai β-Sn và SnO2 trong cấu trúc màng SnO. 
Các đặc trưng của màng SnOx được đánh giá thông qua phổ UV-Vis, giản đồ nhiễu xạ 
tia X (XRD), hiệu ứng Hall, hình thái bề mặt bằng ảnh AFM. Màng SnO chế tạo ở 
nhiệt độ 250oC có tính chất điện tốt nhất, có nồng độ hạt tải NH = 1,552.1017cm-3, độ 
linh động µ = 7,581 cm2/Vs, điện trở suất ρ = 5,31 (Ωcm) và độ dẫn σ = 0,19 (Ω-1cm-1) 
và không xuất hiện hiện các pha ngoại lai, β-Sn và SnO2 đủ điều kiện cơ bản ứng 
dụng làm lớp thu lỗ trống trong linh kiện quang điện 
Từ khóa: Tin oxide thin films, P type SnO, N type SnO2, reactive DC 
magnetron sputtering 
1. Giới thiệu 
Màng mỏng oxit dẫn điện trong 
suốt (TCOs) đã được nghiên cứu và sử 
dụng rộng rãi trong chế tạo các linh 
kiện quang điện như: pin mặt trời, màn 
hình phẳng, cảm biến khí và cửa sổ 
thông minh bởi những tính chất dẫn 
điện và quang vượt trội của nó. Hầu hết 
các loại TCOs có độ linh động hạt tải 
cao thường là bán dẫn loại n như là In2O3, 
ZnO, SnO2 và những loại vật liệu này 
dễ dàng tăng nồng độ hạt tải điện, hay 
tăng độ dẫn điện bằng việc pha tạp kim 
loại (như Sn, Al, Ag) hay phi kim (F, 
N) đã được nghiên cứu và triển khai 
ứng dụng rộng rãi như ITO, AZO và 
FTO [1]. Đáng tiếc, tính chất dẫn điện 
bằng lỗ trống (bán dẫn loại P) của các 
vật liệu TCOs chưa được nghiên cứu 
nhiều (gần như bị lãng quên) trong một 
khoảng thời gian dài xuyên suốt quá 
trình phát triển vật liệu TCOs do tính 
kém bền điện của chúng trong môi 
trường. Cụ thể, trong những năm gần 
đây việc nghiên cứu chế tạo và khảo sát 
TCO loại P điển hình là màng ZnO pha 
tạp N được nhiều nhóm nghiên cứu 
quan tâm nhưng kết quả chưa như mong 
muốn để có thể triển khai ứng rộng rãi 
trong tương lai gần do các sai hỏng cấu 
trúc thể hiện tính chất điện loại P (khi 
thay thế O bởi N) của màng khá phức 
tạp dẫn đến độ bền điện kém [2] , [3], 
[4], [5]. 
Trong vài năm gần đây, vật liệu 
SnO là chất bán dẫn loại P tự nhiên, lỗ 
trống hình thành do nút khuyết thiếc 
(VSn) và nguyên tử oxy ngoài mạng 
1Trường Đại học Đồng Nai 
Email: hoailinh0607@gmail.com 
2Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học 
Quốc gia TP. Hồ Chí Minh 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 14 - 2019 ISSN 2354-1482 
116 
(Oi). Do có sự lai hóa giữa vân đạo Sn 
5s và O 2p làm cho độ linh động hạt tải 
trong màng SnO cao và năng lượng 
hình thành nút khuyết Sn thấp nên nồng 
độ lỗ trống trong màng lớn, độ rộng 
vùng cấm quang nằm trong khoảng 2,5-
3,4 eV. Đây là các yếu tố quan trọng 
quyết định tính chất dẫn điện bằng lỗ 
trống của màng SnO cao và là ứng cử 
viên sáng giá cho vật liệu dẫn trong suốt 
loại P [6], [7]. 
Một số phương pháp chế tạo màng 
mỏng SnO loại P phổ biến như: Bốc 
bay bằng chùm electron trong chân 
không cao (electron beam), lắng đọng 
xung laser, phún xạ magnetron và lắng 
đọng lớp nguyên tử [8]. Trong đó 
phương pháp phún xạ phản ứng 
magnetron DC (direct current) có nhiều 
ưu điểm như: Bia phún xạ kim loại Sn 
dễ chế tạo, khí phản ứng oxy không 
độc, và cấu trúc màng SnO có xu 
hướng chuyển thành SnO2 tùy thuộc 
vào nhiệt độ đế trong quá trình chế tạo 
màng. Do đó thông số nhiệt độ đế 
trong phương pháp phún xạ phản ứng 
magnetron DC có vai trò quan trọng và 
chúng tôi chọn khảo sát ảnh hưởng của 
nhiệt độ đế đến cấu trúc, tính chất điện - 
quang của màng SnO được chế tạo 
bằng phương pháp phún xạ phản ứng 
magnetron DC trong báo cáo này. 
2. Thực nghiệm 
Màng SnO được chế tạo bằng 
phương pháp phún xạ phản ứng 
magnetron DC với oxy là khí phản ứng 
và bia kim loại. Bia kim loại Sn được 
chế tạo thành dạng đĩa tròn đường kính 
7,5cm và độ dày 0,5cm thông qua quá 
trình nấu chảy và đổ khuôn trong chân 
không từ kim loại Sn ở dạng hạt có độ 
tinh khiết là 99,995%. Các thông số 
lắng đọng màng tối ưu, áp suất lắng 
đọng màng P = 5.10-3 torr, công suất 
lắng đọng (p = U.I) p = 30W, áp suất 
khí riêng phần oxy theo tỉ lệ phần trăm 
(PO = 𝑭𝑶𝟐 𝑭𝑨𝒓+ 𝑭𝑶𝟐 100% với F là lưu 
lượng khí (sccm)), PO = 12% tất cả các 
thông chế tạo này đều giữ không đổi 
trong quá trình chế tạo màng, chỉ duy 
nhất thông số nhiệt độ đế (Ts) thay đổi 
từ 150oC đến 300oC. Trong quá trình 
chế tạo màng chúng tôi điều chỉnh thời 
gian sao cho độ dày của các màng bằng 
nhau (300 nm) thông qua phép đo độ 
dày trực tiếp dao động thạch anh, độ 
dày màng sau đó được kiểm chứng lại 
thông qua phép đo Talorstep 
profilometer (Rank- Taylor-Hobson, 
UK). Tính chất điện của màng (nồng độ 
hạt tải, độ linh động hạt tải, điện trở 
suất) được xác định bằng phép đo Hall 
trên máy BIO-RAD HL5500IU. Cấu 
trúc tinh thể của màng được phân tích 
thông qua giản đồ nhiễu xạ tia X 
(XRD). Tính chất quang của màng được 
đánh giá qua phổ truyền qua UV- Vis 
(JASCO, V-550, Japan) trong dải bước 
sóng từ 200 nm đến 1100 nm. 
3. Kết quả và thảo luận 
3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đế 
trong quá trình phún xạ đến cấu trúc 
của màng SnO loại P 
Nhiệt độ đế trong quá trình phún xạ 
thay đổi ảnh hưởng rất lớn đến sự phát 
triển của vi tinh thể trong quá trình hình 
thành màng hay cấu trúc màng được 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 14 - 2019 ISSN 2354-1482 
117 
đánh giá thông qua giản đồ nhiễu xạ tia 
X (XRD) và được trình bày trong hình 
1. Giản đồ XRD chỉ ra hình 1(a) cho 
thấy trong quá trình phát triển màng 
không hình thành pha của các loại oxit 
trung gian khác như là Sn3O4, và Sn2O8 
[9]. Tất cả các mẫu được đo XRD đều 
có các đỉnh nhiễu xạ đặc trưng cho SnO 
với cấu trúc bốn phương, và hướng ưu 
tiên của mặt (110) phát triển mạnh. Hơn 
nữa khi nhiệt độ đế tăng từ 1500C đến 
3000C thì cường độ đỉnh nhiễu xạ đặc 
trưng của mặt (101) ứng với góc 2θ = 
29,90 tăng dần và độ bán rộng phổ 
(FWHM) của màng giảm dần từ 0,32 
rad đến 0,22 rad hay kích thước tinh thể 
(tính từ công thức Scherrer) tăng tương 
ứng từ 41,94 nm đến 62,17 nm, được 
thể hiện trong hình 1(b), (c) có thể giải 
thích như sau: Khi nhiệt độ tăng từ 
1500C đến 3000C với công suất phún xạ 
không đổi 30W làm cho các nguyên tử 
Sn và O cấu thành lên phân tử SnO có 
năng lượng chuyển động nhiệt lớn, nên 
tăng khả năng khuếch tán và di chuyển 
trong quá trình hình thành màng làm 
tinh thể SnO phát triển đồng bộ với hai 
hướng ưu tiên của mặt (110) và (101) [10]. 
Ngoài ra, khi lắng đọng ở nhiệt độ 
thấp 1500C kết quả XRD cho thấy xuất 
hiện đỉnh nhiễu xạ tại góc 2θ = 30,50, 
đặc trưng cho pha β-Sn [11], [12]. Sự 
xuất hiện pha β-Sn khi phún xạ ở nhiệt 
độ thấp là do lượng nguyên tử kim loại 
Sn không được oxy hóa hết, còn khi lắng 
đọng ở nhiệt độ cao 3000C kết quả phân 
tích XRD của màng cho thấy suất hiện 
đỉnh nhiễu xạ đặc trưng cho mặt mạng 
(110) của SnO2 là 2θ = 25,90. Nói khác 
đi khoảng nhiệt độ tốt nhất để hình thành 
màng SnO loại P với 2 mặt định hướng 
ưu tiên phát triển là (101) và (110) nằm 
trong khoảng 2000C đến 2500C. 
. 
Hình 1: Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng P-SnO theo nhiệt độ (a),đỉnh phổ đã được 
làm khớp Gauss ứng với mặt mạng (101) (b), và mặt mạng (110) (c) 
Ảnh AFM là phép đo hiệu quả 
trong việc đánh giá hình thái học bề mặt 
của vật liệu ở cấu trúc vi tinh thể. Kết 
quả đo AFM của màng P-SnO theo 
nhiệt độ đế tương ứng với (a) 1500C, (b) 
2000C, (c) 2500C, (d) 3000C trình bày 
20 30 40 50 60
(1
1
0
-S
n
O
2
)
(0
0
1
)
(2
1
1
)
(1
1
2
)
(2
0
0
)
(0
0
2
)(1
1
0
)
TS300
TS250
TS200
C
ư
ờ
n
g
 đ
ộ
 (
a
.u
)
2θ (Độ)
TS150
(1
0
1
)
β
−
S
n
(a)
29.4 29.6 29.8 30.0 30.2 30.4 30.6
TS300
TS250
C
ư
ờ
n
g
 đ
ộ
 (
a
.u
)
2θ (Độ)
TS150
TS200
(1
0
1
)
(b)
33.0 33.2 33.4 33.6 33.8
TS300
TS250
TS200C
ư
ờ
n
g
 đ
ộ
 (
a
.u
)
2θ (Độ )
(1
1
0
)
TS150
(c)
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 14 - 2019 ISSN 2354-1482 
118 
(a) (c) (b) (d) 
trong Hình 2 cho thấy rõ ràng kích 
thước hạt tăng khi nhiệt độ đế tăng. Kết 
quả này một lần nữa tái khẳng định kết 
quả rút ra từ phép đo XRD được trình 
bày ở trên. Sự tăng kích thước tinh thể 
theo nhiệt độ sẽ tác động tích cực đến 
tính chất quang và điện của màng sẽ 
được kiểm chứng trong phần sau. 
Hình 2: Ảnh AFM-2D của màng P-SnO theo nhiệt độ đế (a) 1500C, (b) 2000C, 
 (c) 2500C, (d) 3000C
3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đế 
trong quá trình phún xạ đến tính chất 
quang của màng SnO loại p 
Tính chất quang của màng P-SnO 
theo nhiệt độ đế được đánh giá thông 
qua phổ truyền qua UV-Vis. Kết quả 
được trình bày trong hình 3 cho thấy 
mẫu TS150 lắng đọng ở nhiệt độ đế 
thấp (1500C) có độ truyền qua kém 
(25%) và có xu hướng tăng độ truyền 
qua (65%) khi nhiệt độ đế tăng lên tới 
2000C, sau đó giảm nhẹ độ truyền qua 
khi tăng nhiệt độ lên tới 2500C, tuy 
nhiên nếu tiếp tục tăng nhiệt lên tới 
3000C thì độ truyền qua lại tăng trở lại 
đến 70%. 
Hình 3: Phổ truyền UV-Vis (a) và đường biểu diễn (αhν)2 theo hν của màng P-SnO 
với nhiệt đế khác nhau (b) 
400 600 800 1000
0
20
40
60
80
T
(%
)
λ (nm)
 TS150
 TS200
 TS250
 TS300
(a)
2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
(α
hυ
)2
(1
01
0 e
V
2 c
m
-2
)
hυ (eV)
 TS150; Eg = 2,56 eV
 TS200; Eg = 2,74 eV
 TS250; Eg = 2,68 eV
 TS300; Eg = 2,83 eV
(b)
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 14 - 2019 ISSN 2354-1482 
119 
Màng TS150 lắng đọng ở nhiệt độ 
thấp có độ truyền qua không cao và độ 
rộng vùng cấm quang học nhỏ vì trong 
màng có tồn tại pha β-Sn ứng với đỉnh 
nhiễu xạ ở góc 2θ = 30,50. Như đã chỉ 
ra trong phổ XRD của phần trên (hình 
1), với sự hình thành pha kim loại trong 
màng dưới dạng hạt hay mảng sẽ tăng 
khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng 
khả kiến [12]. Mẫu TS300 lắng đọng ở 
nhiệt độ cao 3000C sẽ hình thành pha 
SnO2 với mặt (110) ứng với đỉnh nhiễu 
xạ ở góc 2θ = 25,90 như đã chỉ trong 
phổ XRD trong hình 1 làm cho độ rộng 
vùng cấm quang và độ truyền qua của 
chúng cao hơn. 
Phù hợp với phần nghiên cứu về 
cấu trúc, các mẫu TS250 lắng đọng ở 
2500C và TS200 lắng đọng ở 2000C 
không bị các biến thể tạp khác là pha 
thiếc β-Sn và pha SnO2 làm ảnh hưởng 
đến tính chất quang và điện của chúng. 
Đối với 2 mẫu trên, bờ hấp thụ của mẫu 
TS250 dịch về ánh sáng đỏ tương ứng 
độ rộng vùng cấm quang (2,68 eV) nhỏ 
hơn so với mẫu TS200 (2,74 eV). Kết 
quả này phù hợp với hiệu ứng kích 
thước vi tinh thể trong màng tăng khi 
tăng nhiệt độ đế lắng đọng. Cụ thể kích 
thước tinh thể của màng lắng đọng ở 
2500C là 58,99 nm lớn hơn kích thước 
tinh thể của màng lắng đọng ở 2000C là 
51,59 nm [13], [14], [15]. 
 3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đế 
trong quá trình phún xạ đến tính chất 
điện của màng SnO loại P 
Tính chất điện (nồng độ hạt tải, độ 
linh động và điện trở suất) của màng 
SnO loại P được xác định thông qua 
phép đo Hall, từ kết quả đo Hall của 
màng SnO loại P theo nhiệt độ lắng 
đọng được trình bày trong hình 4 cho 
thấy chúng rất phù hợp với kết quả đo 
quang học. Cụ thể khi lắng đọng ở nhiệt 
độ thấp 1500C, lượng thiếc “tồn đọng” 
β-Sn cao nên nồng độ hạt tải 
(3,44.1017cm-3) của mẫu TS150 đo được 
lớn hơn những mẫu khác nhưng độ linh 
động (1,851cm2/Vs) lại giảm đáng kể 
do chính các tâm tán xạ β-Sn không hòa 
vào cấu trúc mạng SnO. Ngược lại lắng 
đọng ở nhiệt độ cao 3000C, nồng độ lỗ 
trống thấp nhất (1,25. 1017cm-3) vì có 
lẫn pha (110) của SnO2 đồng thời độ 
linh động không cao (3,673cm2/Vs). 
Đối với 2 mẫu TS200 và TS250 
được chế tạo tại nhiệt độ 2000C và 
2500C thì nồng độ lỗ trống tăng nhẹ 
(1,461.1017 cm-3 và 1,552.1017 cm-3) 
nhưng mẫu TS250 có độ linh động 
(7,581 cm2/Vs ) cao hơn hẳn mẫu 
TS200 (3,025 cm2/Vs) do kích thước 
hạt lớn hơn. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 14 - 2019 ISSN 2354-1482 
120 
Hình 4: Các đại lượng đặc trưng cho tính chất điện của màng P-SnO theo nhiệt độ đế 
4. Kết luận 
Thông qua việc phân tích tính chất 
quang từ phổ truyền qua UV-Vis, tính 
chất điện từ phép đo Hall, khảo sát cấu 
trúc từ giản đồ nhiễu xạ tia X các kết 
quả thu được đều khẳng định các đặc 
trưng màng thiếc oxit chế tạo bằng 
phương pháp phún xạ phản ứng 
magnetron DC chịu tác động mạnh bởi 
nhiệt độ đế. Ở nhiệt độ đế thấp trong 
màng “tồn đọng” pha β-Sn, còn khi 
nhiệt độ đế qua cao thì trong màng xuất 
hiện pha SnO2 cả hai pha này đều tác 
động xấu đến tính chất điện quang của 
màng SnO. Kích thước tinh thể tăng khi 
nhiệt độ đế tăng và chính sự tăng kích 
thước tinh thể dẫn đến tăng độ linh 
động và độ dẫn của màng. Trên cơ sở 
của các phép phân tích đã trình bày ở 
trên cho thấy màng SnO chế tạo ở nhiệt 
độ 250oC có tính chất điện tốt nhất, có 
nồng độ hạt tải NH = 1,552.1017cm-3, độ 
linh động µ = 7,581cm2/Vs, điện trở 
suất ρ = 5,31(Ωcm) và độ dẫn σ = 
0,19(Ω-1cm-1) và không xuất hiện hiện 
các pha ngoại lai, β-Sn và SnO2 đủ điều 
kiện cơ bản ứng dụng làm lớp thu lỗ 
trống trong linh kiện quang điện. 
*** Nghiên cứu này được tài trợ kinh phí từ Đại học Quốc gia thành phố Hồ 
Chí Minh (VNU-HCM) với mã số đề tài C 2017-18-01 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. J. Um and S. E. Kim, “Homo-Junction pn Diode Using P-Type SnO and n-
Type SnO2 Thin Films”, ECS Solid State Lett., vol. 3, no. 8, pp. P94–P98, 2014 
2. S. Dutta, S. Chattopadhyay, A. Sarkar, M. Chakrabarti, D. Sanyal, and D. 
Jana, “Role of defects in tailoring structural, electrical and optical properties of ZnO”, 
Prog. Mater. Sci., vol. 54, no. 1, pp. 89–136, 2009 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 14 - 2019 ISSN 2354-1482 
121 
3. S. J. Jokela and M. D. Mccluskey, “Unambiguous identification of nitrogen-
hydrogen complexes in ZnO”, no. November, pp. 6–9, 2007 
4. A. Janotti and C. G. Van De Walle, “Native point defects in ZnO,” no. April, 
pp. 1–22, 2007 
5. T. Yang et al., “Preparation and application in p-n homojunction diode of p-
type transparent conducting Ga-doped SnO2 thin films”, Thin Solid Films, vol. 518, 
no. 19, pp. 5542–5545, 2010 
6. A. Togo, F. Oba, I. Tanaka, and K. Tatsumi, “First-principles calculations of 
native defects in tin monoxide”, Phys. Rev. B - Condens. Matter Mater. Phys., vol. 74, 
no. 19, pp. 1–8, 2006 
7. J. B. Varley, A. Schleife, A. Janotti, and C. G. Van De Walle, “Ambipolar 
doping in SnO”, Appl. Phys. Lett., vol. 103, no. 8, 2013 
8. H. Hosono, Y. Ogo, H. Yanagi, and T. Kamiya, “Bipolar Conduction in SnO 
Thin Films”, Electrochem. Solid-State Lett., vol. 14, no. 1, p. H13, 2011 
9. T. Yang et al., “Preparation and characterization of p-type transparent 
conducting SnO thin films”, Mater. Lett., vol. 139, pp. 39–41, 2015 
10. L. R. Shaginyan, J. G. Han, V. R. Shaginyan, and J. Musil, “Evolution of film 
temperature during magnetron sputtering”, J. Vac. Sci. Technol. A Vacuum, Surfaces, 
Film., vol. 24, no. 4, pp. 1083–1090, 2006 
11. J. A. Caraveo-Frescas, P. K. Nayak, H. A. Al-Jawhari, D. B. Granato, U. 
Schwingenschlögl, and H. N. Alshareef, “Record mobility in transparent p-type tin 
monoxide films and devices by phase engineering”, ACS Nano, vol. 7, no. 6, pp. 
5160–5167, 2013 
12. H. Luo, L. Y. Liang, H. T. Cao, Z. M. Liu, and F. Zhuge, “Structural, 
Chemical, Optical, and Electrical Evolution of SnO x Films Deposited by Reactive 
rf Magnetron Sputtering”, ACS Appl. Mater. Interfaces, vol. 4, no. 10, pp. 5673–
5677, 2012 
13. M. Ghanashyamkrishna and A. K. Bhattacharyan, “Quantum Confinement 
Effects on the Optical Properties of Ion Beam Sputtered Nickel Oxide Thin Films”, 
Int. J. Mod. Phys. B, vol. 15, no. 2, pp. 191–200, 2001 
14. S. Anandh Jesuraj, S. Devadason, and M. Melvin David Kumar, “Effect of 
quantum confinement in CdSe/Se multilayer thin films prepared by PVD technique”, 
Mater. Sci. Semicond. Process., vol. 64, no. October 2016, pp. 109–114, 2017 
15. W. Guo et al., “Microstructure, optical, and electrical properties of P-type 
SnO thin films”, Appl. Phys. Lett., vol. 96, no. 4, pp. 12–15, 2010 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 14 - 2019 ISSN 2354-1482 
122 
FABRICATION AND INVESTIGATION OF THE EFFECTS OF 
TEMPERATURE ON THE CHARACTERISTICS OF THE SnOx THIN FILMS 
PREPARED BY DC MAGNETIC SPUTTERING 
ABSTRACT 
The SnOx thin films were fabricated by reactive DC magnetron sputtering from tin 
target and oxygen reactive gas. The temperature of substrate varied from 150oC to 
300oC during sputtering. When the substrate temperature changes from 150oC to 
300oC, there are the phase β-Sn and the phase SnO2 in the structure of the SnOx thin 
films. The X-ray diffraction (XRD), Hall effect measurement, UV-vis spectra and AFM 
image, were used to analyse the characteristics of SnOx films. The P-type SnO film 
prepared at 250oC has the best electrical properties, with hole concentration (NH = 
1,552.1017 cm-3), mobility of hole (μH = 7,581 cm2/Vs), resistivity (ρ = 5.31 Ωcm) and 
conductivity (σ = 0.19 Ω-1cm-1) and without the appearance of phases, β-Sn and SnO2 
are eligible for basic applications for collection holes in photovoltaic components. 
Keywords: Tin oxide thin films, P type SnO, N type SnO2, reactive DC magnetron 
sputtering 
(Received: 18/4/2019, Revised: 24/8/2019, Accepted for publication: 11/9/2019) 

File đính kèm:

  • pdfche_tao_va_khao_sat_anh_huong_cua_nhiet_do_den_cac_dac_trung.pdf