Identification of electrical properties in individual thickness layers in aluminium-doped zinc oxide films sputtered at 100 degrees C

Práce představuje detailní studii tenkých vrstev z oxidu zinečnatého dopovaných hliníkem, rozprašovaných při 100 ° C, se zaměřením na korelace mezi strukturálními a elektrickými vlastnostmi. Strukturní vlastnosti jsou identifikovány SEM mikroskopií a rentgenovou difrakcí, zatímco elektrické vlastnosti jsou popsány pomocí koncentrace n8boje a jeho pohyblivosti. Studie se skládá ze souboru tenkých vrstev s tloušťky od ~ 16 do ~ 1120 nm. Naše analýza ukazuje, že elektrické vlastnosti ve jednotlivých tloušťkách se postupně mění se svou vzdáleností od podkladu, což velmi dobře koreluje se změnami pozorované ve strukturálních vlastnostech. Spolu s našimi experimentálními nálezy jsme navrhli jednorozměrný matematický model, který nabízí hloubší vhled do vztahu mezi strukturou filmu a rezistivitou filmu a umožňuje identifikaci dalších materiálových charakteristik.This work presents a detailed study of aluminium-doped zinc oxide thin films sputtered at 100 °C, with a focus on the correlation between structural and electrical properties. The structural properties are identified by SEM microscopy and X-ray diffraction, while the electrical properties are described by means of the carrier concentration and the carrier mobility, both determined experimentally. The study consists of a set of thin films with thicknesses from ~16 to ~1120 nm. Our analysis shows that the electrical properties in each individual thickness layer gradually change with its distance from the substrate, which correlates very well to the changes observed in structural properties. Along with our experimental findings, we have designed a one-dimensional mathematical model based on the trapping states related to the grain boundaries. This model offers a deeper insight into the relation between the film structure and the film resistivity and allows identification of additional material characteristics such us the trap density at the grain boundary