Hlavním tématem této diplomové práce je depozice transparentních vodivých oxidů mědi pomocí magnetronového naprašování a měření jejich elektrických a transparentních vlastností, jako je elektrická rezistivita, koncentrace, pohyblivost volných nosičů náboje a optická transparentnost připravovaných tenkých vrstev. Jednotlivé připravované tenké vrstvy se liší svými depozičními podmínkami, jako stěžejní se uvažuje vliv změny průtoku reaktivního plynu (kyslíku a dusíku). V závislosti na množství průtoku kyslíku při depozici dochází ke změnám optické transparentnosti a elektrické rezistivity připravovaných transparentních vodivých oxidových vrstev. Kyslík je zde dodáván za účelem vytvoření tenké transparentní vodivé vrstvy s p-typovou vodivostí. V případě změny průtoku dusíku, za konstantního množství kyslíku v depozicích, se také mění elektrické a transparentní vlastnosti transparentních vodivých oxidů. Jako další byly v praktické části práce vybrány depoziční parametry, které poskytují ideální kompromis mezi optickou transparentností a elektrickou rezistivitou, aplikovány na čtyři vybrané geometrie za účelem zkoumání přesnějších výsledků měření koncentrace a pohyblivosti volných nosičů náboje s použitím van der Pauwovy metody.
Anotace v angličtině
The main topic of this diploma thesis is the deposition of transparent conductive copper oxides using reactive magnetron sputtering and the measurement of their electrical and transparent properties, such as electrical resistivity, concentration and mobility of free charge carriers and optical transparency of the prepared thin layers. The individual prepared thin layers differ in their deposition conditions, the influence of the change in the flow of reactive gas (oxygen and nitrogen) is considered as a key influence. Depending on the amount of oxygen flow during deposition, there are changes in the optical transparency and electrical resistivity of the prepared transparent conductive oxide layers. Oxygen is supplied here in order to create a thin transparent conductive layer of p-type. In the case of a change in the nitrogen flow, with a constant amount of oxygen in the deposits, the electrical and transparent properties of the transparent conductive oxides also change. Next, in the practical part of the work, deposition parameters that provide an ideal compromise between optical transparency and electrical resistivity were selected and applied to four selected geometries in order to investigate more accurate results of concentration and mobility measurements of free charge carriers using the van der Pauw method.
Klíčová slova
TCO, Transparentní vodivé oxidy, CuO, CuON, oxidy mědi, reaktivní magnetronové naprašování, HiPIMS, van der Pauwova metoda, Hallův jev
Klíčová slova v angličtině
TCO, Transparent conductive oxides, CuO, CuON, copper oxide, reactive magnetron sputtering, HiPIMS, van der Pauw method, Hall effec
Rozsah průvodní práce
67
Jazyk
CZ
Anotace
Hlavním tématem této diplomové práce je depozice transparentních vodivých oxidů mědi pomocí magnetronového naprašování a měření jejich elektrických a transparentních vlastností, jako je elektrická rezistivita, koncentrace, pohyblivost volných nosičů náboje a optická transparentnost připravovaných tenkých vrstev. Jednotlivé připravované tenké vrstvy se liší svými depozičními podmínkami, jako stěžejní se uvažuje vliv změny průtoku reaktivního plynu (kyslíku a dusíku). V závislosti na množství průtoku kyslíku při depozici dochází ke změnám optické transparentnosti a elektrické rezistivity připravovaných transparentních vodivých oxidových vrstev. Kyslík je zde dodáván za účelem vytvoření tenké transparentní vodivé vrstvy s p-typovou vodivostí. V případě změny průtoku dusíku, za konstantního množství kyslíku v depozicích, se také mění elektrické a transparentní vlastnosti transparentních vodivých oxidů. Jako další byly v praktické části práce vybrány depoziční parametry, které poskytují ideální kompromis mezi optickou transparentností a elektrickou rezistivitou, aplikovány na čtyři vybrané geometrie za účelem zkoumání přesnějších výsledků měření koncentrace a pohyblivosti volných nosičů náboje s použitím van der Pauwovy metody.
Anotace v angličtině
The main topic of this diploma thesis is the deposition of transparent conductive copper oxides using reactive magnetron sputtering and the measurement of their electrical and transparent properties, such as electrical resistivity, concentration and mobility of free charge carriers and optical transparency of the prepared thin layers. The individual prepared thin layers differ in their deposition conditions, the influence of the change in the flow of reactive gas (oxygen and nitrogen) is considered as a key influence. Depending on the amount of oxygen flow during deposition, there are changes in the optical transparency and electrical resistivity of the prepared transparent conductive oxide layers. Oxygen is supplied here in order to create a thin transparent conductive layer of p-type. In the case of a change in the nitrogen flow, with a constant amount of oxygen in the deposits, the electrical and transparent properties of the transparent conductive oxides also change. Next, in the practical part of the work, deposition parameters that provide an ideal compromise between optical transparency and electrical resistivity were selected and applied to four selected geometries in order to investigate more accurate results of concentration and mobility measurements of free charge carriers using the van der Pauw method.
Klíčová slova
TCO, Transparentní vodivé oxidy, CuO, CuON, oxidy mědi, reaktivní magnetronové naprašování, HiPIMS, van der Pauwova metoda, Hallův jev
Klíčová slova v angličtině
TCO, Transparent conductive oxides, CuO, CuON, copper oxide, reactive magnetron sputtering, HiPIMS, van der Pauw method, Hall effec
Zásady pro vypracování
1) Prozkoumat současný stav problematiky v oblasti transparentních vodivých oxidů (TCO) s ohledem na metody přípravy a optoelektronické vlastnosti.
2) Podílet se na přípravě tenkých vrstev TCO v laboratořích katedry fyziky.
3) Navhrnout různé geometrie naprášené vrstvy a prozkoumat její vliv na měření elektrických vlastností připravených TCO vrstev pomocí Hallovy sondy.
4) Nalézt korelace mezi procesními parametry přípravy TCO vrstev a jejich elektrickými a optickými vlastnostmi.
Zásady pro vypracování
1) Prozkoumat současný stav problematiky v oblasti transparentních vodivých oxidů (TCO) s ohledem na metody přípravy a optoelektronické vlastnosti.
2) Podílet se na přípravě tenkých vrstev TCO v laboratořích katedry fyziky.
3) Navhrnout různé geometrie naprášené vrstvy a prozkoumat její vliv na měření elektrických vlastností připravených TCO vrstev pomocí Hallovy sondy.
4) Nalézt korelace mezi procesními parametry přípravy TCO vrstev a jejich elektrickými a optickými vlastnostmi.
Seznam doporučené literatury
Dle pokynů vedoucího diplomové práce.
Seznam doporučené literatury
Dle pokynů vedoucího diplomové práce.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Hodnocení z obhajoby práce
Velmi dobře
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
V průběhu obhajoby byly položeny následující dotazy:
doc. J. Houška: Proč jste dal nižší váhu transparenci vrstev ve vztahu pro FOM?
doc. Baroch: Na základě čeho se volila geometrie vzorků pro měření Hellovo jevů?
doc. K. Rusňák: Jak přesně probíhalo nastavení tlaků pracovních plynů v depoziční komoře?
doc. J. Čapek: Jaký byl důvod nahrazovat argon dusíkem? Na základě čeho jste volil optimální parciální tlak kyslíku?
prof. J. Vlček: Jaká byla hustota výkonů ve výbojích obou typů a její vztah k parciálnímu tlaku kyslíku?
prof. P. Zeman: Na základě čeho byly zvoleny parametry HiPIMS výboje?