بررسی تاثیر کاشت یون نیتروژن بر خواص لایه نازک اکسید روی (zno)

در این پژوهش، اثر کاشت یون +n در نیم‌رسانای zno (اکسید روی) جهت بررسی تغییرات خواص لایۀ نازک zno  بررسی شده است. بدین منظور لایۀ نازکی از zno به ضخامت nm ١٢0 با استفاده از روش کندوپاش تهیه شد و سپس به وسیلۀ یون های n+ با انرژی kev 50 و شار ١0١٤ (/cm2یون) به مدت زمان 3 ثانیه بمباران شد. تاثیر کاشت یون+n در خواص بلوری zno توسط آنالیزxrd (پراش پرتو x) و تغییرات ریخت شناسی سطح به وسیلۀ آنالیزهای afm و sem بررسی شد. در ادامه، رسانندگی الکتریکی و مقاومت الکتریکی نیز توسط دستگاه کاوندۀ نقطه ای بررسی شد. از مقایسۀ الگوی پراش xrd از نمونه، قبل و بعد از کاشت یون، دریافتیم که خواص بلوری دستخوش تغییرات خاصی نشده است و تنها انتقال بسیار کوچکی به سمت زاویای کوچک‌تر وجود دارد. در تحلیل نتایج به‌دست‌آمده از afm قبل و بعد از کاشت یون کاهش دوبرابری در مقدار ناهمواری‌های سطح اکسید روی به چشم می‌خورد که اثر مثبت کاشت یون نیتروژن را در این لایه ها نشان می دهد. همچنین در بررسی تصاویر sem مشاهده شد که پس از کاشت یونِ نیتروژن، یکنواختی ذرات بیشتر شده است. مقایسۀ داده های حاصل از رسانندگی هم نشان داد که کاشت یون نیتروژن سبب افزایش مقاومت در ساختار اکسید روی جهت استفاده در عایق سازی نواحی مشخص می شود.

Effect of Nitrogen’s ion Implantation on Properties of ZnO Thin Films

The effect of nitrogen ion implantation on the zinc oxide semiconductor have been investigated. To this end, a thin layer of ZnO with thickness of 120 nm was bombarded with N+ ion with energy of 50 keV at a dose rate of 1014 (ion/cm2) with duration of 3 seconds. The effect of the N+ implantation on the crystalline structure was investigated by XRD and the surface morphology was investigated by the AFM and SEM. Also, the electrical conductivity and electrical resistance were measured by the point probe devices. Comparison of XRD diffraction patterns before and after ion implantation reveals that the crystalline structures show no specific changes, but only a very small shift to smaller angles. By comparison of AFM results before and after ion implantation, it is shown that the decrease in the roughness parameters doubled, which confirms the effectiveness of nitrogen ion implantation. The SEM images show that the uniformity of distribution of the particle sizes increases in nano scale after nitrogen implantation. In addition, it was found that the hardness of the zinc oxide structure was increased and the conductivity was decreased after nitrogen implanting.