Aluminum-doped ZnO polycrystalline films prepared by co-sputtering of a ZnO-Al target

M. Becerril^*, H. Silva-López, A. Guillen-Cervantes, and O. Zelaya-Ángel

Departamento de Física, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Apartado Postal 14-740, México, 07000 D.F. México.

Received 25 July 2013. ]]> Accepted 17 September 2013.

Abstract

Aluminum-doped Zinc oxide polycrystalline thin films (AZO) were grown on 7059 Corning glass substrates at room temperature by co-sputtering from a ZnO-Al target. The target was designed as follows, high purity elemental Aluminum was evaporated onto a ZnO target covering small areas. The structural, optical, and electrical properties were analyzed as a function of Al content. The Al doped ZnO polycrystalline films showed an n-type conductivity. It was found that the electrical resistivity drops and the carrier concentration increases as a consequence of Al incorporation within the ZnO lattice. In both cases the changes are of several orders of magnitude. From the results, we conclude that, using these ZnO-Al targets, n-type Al doped ZnO polycrystalline films with high transmittance and low resistivity can be obtained.

Keywords: II-VI compounds; semiconductors; low resistivity; ZnO-Al films.

Resumen

Películas delgadas policristalinas de óxido de zinc impurificadas con aluminio fueron crecidas en substratos de vidrio Corning 7059 a temperatura ambiente por Co-erosión catódica a partir de un blanco de ZnO-Al. El diseño del blanco fue el siguiente: Aluminio de alta pureza fue evaporado sobre el blanco de ZnO cubriendo pequeñas áreas. Las propiedades estructurales, ópticas y eléctricas se analizaron en función del contenido de A1. Las películas policristalinas de ZnO impurificadas con A1 presentan una conductividad tipo n. Se encontró que la resistividad eléctrica de las películas disminuye y la concentración de portadores aumenta, como resultado de la incorporación de A1 dentro de la matriz de ZnO. En ambos casos, los cambios son de varios órdenes de magnitud. Partiendo de estos resultados, se concluye que usando este tipo de blancos de ZnO-A1, se pueden obtener películas policristalinas de ZnO impurificadas con Al con una alta transmitancia y baja resistividad.

Descriptores: Compuestos II-VI; semiconductores; baja resistividad; películas de ZnO-Al.

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