Electrical conductivity increase of Al-doped ZnO films induced by high-energy-heavy ions

高エネルギー重イオンにより誘起されたAlドープZnO薄膜の電気伝導度の増加

須貝 宏行; 松波 紀明*; 福岡 修*; 左高 正雄; 加藤 輝雄; 岡安 悟  ; 志村 哲生*; 田沢 真人*

Sugai, Hiroyuki; Matsunami, Noriaki*; Fukuoka, Osamu*; Sataka, Masao; Kato, Teruo; Okayasu, Satoru; Shimura, Tetsuo*; Tazawa, Masato*

AlドープZnO(AZO)半導体薄膜は、電気伝導性及び可視光透過性に優れ、低コストで環境負荷の軽い透明電極材料として応用研究が行われている。熱的過程では限界があるAZO薄膜の電気特性向上を試みて、高エネルギー重イオン照射を行った。RFマグネトロンスッパター法により作製したAZO薄膜は、Al/Zn組成比4%,膜厚0.3mであった。フルーエンス410/cmまで100MeV Xeイオンを照射すると、電気伝導度は1.510から810S/cmまで単調に増加した。このような電気伝導度の増加は、100keV Neイオン照射の場合にも観測しているが、100keV Neイオン照射の場合には、フルーエンス310/cm(深さ0.1mのレンジ付近で、7dpa)で電気伝導度が最大となった。100MeV Xeイオン照射の場合、フルーエンス410/cmにおけるdpaは0.008となるので、100MeV Xeイオン照射における電気伝導度の増加は、電子励起効果によると考えられる。

We have investigated the effects on electrical properties of Al-doped ZnO (AZO) semiconductor films induced by high-energy heavy ion. The AZO films with c-axis on SiO glass substrate were prepared by a RF-sputter-deposition method at 400 C. Rutherford backscattering spectroscopy shows that the Al/Zn composition and the film thickness are 4 % and 0.3 m. We find that the conductivity monotonically increases from 1.510 to 810 S/cm with increasing the fluence up to 410/cm, as already been observed for 100 keV Ne irradiation. The fluence of 100 keV Ne at which the conductivity takes its maximum is 310/cm (7 dpa). The dpa of 100 MeV Xe at 410/cm is estimated as 0.008. Hence, the conductivity increase by 100 MeV Xe ion is ascribed to the electronic excitation effects.