Irradiation effects with 100 MeV Xe ions on optical properties of Al-doped ZnO films

AlドープZnO薄膜の光学特性に対するイオン照射効果

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

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

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い、光学特性の変化を調べた。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までの100MeV Xeイオン照射により、電子励起効果によると考えられる電気伝導度の増加(1.510から810S/cm)を観測したが、照射前後の吸光度測定及びX線回折測定によると、可視光透過率及び結晶性に大きな変化はなかった。

We have investigated the effects on electrical and optical 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. No appreciable change was observed in optical transparency. 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.