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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/4212| Síntesis de películas delgadas de ZnO tipo p depositadas por ablación láser reactiva, para la fabricación de microdiodos y microtransistores Synthesis of p-type ZnO:N thin films deposited by reactive laser ablation for the fabrication of microdiodes and microtransistors | |
| ANGEL REGALADO CONTRERAS | |
| Wencel José de la Cruz Hernández | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Semiconductores, ZnO:N, conductividad tipo p,películas delgadas, microfabricación, diodos, transistores Semiconductors, ZnO:N, p-type conductivity, thin films, microfabrication, diodes, transistors | |
| En el presente trabajo se investigó la síntesis de películas delgadas de ZnO dopadas con nitrógeno (ZnO:N) mediante la técnica de depósito por láser pulsado, a temperatura ambiente. Para lograr la conductividad tipo p se realizaron 3 etapas de investigación. Primero se realizó una serie de películas delgadas de ZnO y se estudiaron sus propiedades. Posteriormente se depositó una serie de películas delgadas de ZnO:N tipo n y se determinó ajustar los parámetros de depósito. Finalmente, se logró obtener la conductividad tipo p en películas delgadas de ZnO:N, a temperatura ambiente, sin necesidad de recocido. Se controló con precisión la incorporación de oxígeno y nitrógeno, ajustando los flujos de N₂ y O₂. Esto permitió obtener películas tipo p sin necesidad de recocido, que sistemáticamente exhibieron relaciones atómicas O/Zn entre 1 y 1.1 con un 2% at de nitrógeno. Al final del estudio se midieron muestras anecdóticas de ZnO:N que exhibieron conductividad tipo p hasta 20 meses después de depositadas. No obstante, el monitoreo preciso de la estabilidad química y eléctrica se realizó en un periodo de 9 meses. Se investigaron las propiedades químicas, eléctricas, morfológicas, luminiscentes, ópticas y estructurales de las películas delgadas de ZnO:N tipo p. Finalmente, se garantizó la reproducibilidad y la conductividad tipo p, al depositar películas delgadas de ZnO:N tipo p, sobre vidrio, SiO2 térmico (oxidado en oblea de silicio), cuarzo, silicio, poliamida y Al2O3 (depositado sobre obleas de silicio). Se realizaron estudios de procesamiento por fotolitografía en las películas delgadas de ZnO:N tipo p, para fabricación de patrones micrométricos. Se obtuvo un control fino en la tasa de depósito y la tasa de decapado del material. También, se analizó la homogeneidad de los espesores en sustratos con dimensiones similares a las de los sustratos para la fabricación de dispositivos. Finalmente, se produjeron patrones micrométricos, de excelente definición y de paredes suaves. Se usaron las películas delgadas de ZnO:N tipo p para fabricar diodos de homounión, utilizando fotolitografía, que mostraron estabilidad, con un voltaje de umbral de 1.04 V inicialmente y 1.09 V tras nueve meses de envejecimiento. También, se fabricaron diodos sobre poliamida, que fueron sometidos hasta 10,000 ciclos de flexión mecánica, a diferentes radios de curvatura, demostrando un desempeño similar a los diodos fabricados sobre vidrio. Finalmente, se fabricaron transistores de películ... In present work, the synthesis of nitrogen-doped ZnO thin films (ZnO:N) was investigated using the pulsed laser deposition technique at room temperature. To achieve p-type conductivity, three stages of research were conducted. First, a series of ZnO thin films was deposited, and their properties were studied. Subsequently, a series of n-type ZnO:N films was deposited, and deposition parameters were adjusted. Finally, p-type conductivity was achieved in ZnO:N thin films at room temperature without the need of annealing. The incorporation of oxygen and nitrogen into the films was precisely controlled just by adjusting N₂ and O₂ flows. The p-type films had O/Zn ratios between 1 and 1.1, with 2% at. of nitrogen. At the end of the study, anecdotal witnesses of ZnO:N samples showed p-type conductivity up to 20 months after deposition. However, a precise monitoring of chemical and electrical stability was conducted and confirmed after 9 months. The chemical, electrical, morphological, luminescent, optical, and structural properties of the p-type ZnO:N thin films were investigated. Finally, reproducibility and p-type conductivity were verified by depositing p-type ZnO:N films on glass, thermal SiO2 (oxidized on silicon wafers), quartz, silicon, polyamide, and Al2O3 (deposited on silicon wafers). Studies were conducted on the processing of p-type ZnO films for micro patterning fabrication. Growth rate and etching rate fine control were obtained. The homogeneity of thicknesses was also analyzed on substrates with similar dimensions to those used in device fabrication. Finally, micrometric patterns were produced using the p-ZnO:N thin films, with excellent definition and smooth walls. The p-type ZnO thin films were used to fabricate homojunction diodes using photolithography, showing stability with an initial threshold voltage of 1.04 V and a threshold voltage of 1.09 V after nine months of aging. Diodes were also fabricated on polyamide, subjected to up to 10,000 mechanical bending cycles, at different curvature radius, demonstrating similar performance to diodes fabricated on glass. Finally, thin-film transistors were fabricated on glass. Although the performance of the transistors was poor, the p-type conductivity of the channel was verified, and field effect amplification was demonstrated. From this research, it can be concluded that the p-type ZnO:N films deposited here are promising for the fabrication of electronic devices in the field of flexible and ... | |
| CICESE | |
| 2024 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Regalado Contreras, A. 2024. Síntesis de películas delgadas de ZnO:N tipo p depositadas por ablación láser reactiva, para la fabricación de microdiodos y microtransistores. Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 94 pp. | |
| PROPIEDADES DE LOS MATERIALES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Nanociencias |
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