ผลของพารามิเตอร์ในการสปัตเตอร์ต่อการปลูกฟิล์มบางคอปเปอร์ออกไซด์

Abstract

การปลูกฟิล์มบางชนิดคิวไพรต์(Cu₂O)โดยเทคนิค รีแอคทีฟ ดีซีแมกนิตรอนสปัตเตอริงภายใต้บรรยากาศของแก๊ส อาร์กอนและออกซิเจน จากเป้าที่เป็นทองแดงบริสุทธิ์ลงบนแผ่นรองรับกระจกโซดา-ไลม์ที่ความดันแก๊สรวม 6x10-3 มิลลิบาร์ และเปลี่ยนความดันย่อยของแก๊สออกซิเจนจาก 0 ถึง 15% เพื่อศึกษาการวิวัฒน์ของฟิล์มบางคิวไพรต์ที่อุณหภูมิปกติ ที่มีอัตราการปลูกฟิล์มต่ำ โดยกำหนดกำลังไฟฟ้าในการสปัตเตอรริง 5 วัตต์ แล้ววิเคราะห์สมบัติการส่งผ่านแสง การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์(XRD) วิเคราะห์พื้นผิวโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบแรงระหว่างอะตอม (AFM) และวิเคราะห์สมบัติเชิงไฟฟ้าของฟิล์มบางนี้ โดยการวัดฮอลล์(Hall measurement) ผลจากการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์พบว่า ฟิล์มที่ได้จากการปลูกภายใต้แก๊สออกซิเจน 5% เป็นฟิล์มบางคิวไพรต์แบบพหุผลึก มีระนาบ(111)เป็นหลักตามโครงสร้างแบบลูกบาศก์ ฟิล์มบางคิวไพรต์นี้แสดงการเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด พี เล็กน้อย โดยมีค่าการส่องผ่านแสงร้อยละ 85 ในช่วงความยาวคลื่นแสง 700 ถึง 2600 นา-โนเมตร และคำนวณค่าช่องว่างแถบพลังงานเชิงแสงของฟิล์มนี้ได้ 2.58 อิเลคตรอนโวลท์ ผลจากกล้องจุลทรรศน์แบบแรงระหว่างอะตอมแสดงการเพิ่มของค่าเฉลี่ยของความขรุขระ(Rrms)ตามการเพิ่มความหนาของฟิล์ม ฟิล์มบางคิวไพรต์นี้ขึ้นกับเงื่อนไขการปลูกซึ่งมีค่าใกล้เคียงตามสัดส่วนโมเลกุลและฟิล์มนี้ทนต่อการเผา แต่ค่าความดันแก๊สย่อยของออกซิเจน กำลังไฟฟ้าของการสปัตเตอรริง และอุณหภูมิของแผ่นรองรับมีผลต่อสมบัติของฟิล์มเป็นอย่างมาก เพื่อที่จะเพิ่มจำนวนพาหะชนิดบวก(Hole) เพิ่มอัตราการปลูกฟิล์ม และลดค่าความต้านทานไฟฟ้า จึงปลูกฟิล์มนี้โดยการปลูกแบบหลายชั้น พบว่าสามารถเพิ่มพาหะชนิดบวกได้ถึง 4.6x10¹⁸ ต่อลูกบาศก์เซนติเมตร อัตราการปลูกฟิล์มบางคิวไพรต์เพิ่มขึ้นสามเท่า ในขณะที่สภาพต้านทานไฟฟ้ามีค่า 0.87 โอร์มเซนติเมตร โดยมีค่าการส่องผ่านแสงมากกว่าร้อยละ70