Title

Evaluación de las propiedades eléctricas de recubrimientos ultradelgados de ZnO en función de distintos tratamientos térmicos

Evaluation of the electrical properties of ultrathin ZnO coatings as a function of different heat treatments

Author

Ivonne Julieta Silva Contreras

Contributor

OSCAR EDEL CONTRERAS LOPEZ

Access level

Open Access

Summary or description

En los últimos años ha habido un gran interés en el ZnO, a causa de sus perspectivas en aplicaciones electrónicas, principalmente para su aplicación en dispositivos electrónicos con circuitos integrados más rápidos y pequeños. Esto ha ocasionado que los métodos de fabricación convencionales vayan alcanzando su límite, por lo que se buscan métodos innovadores para obtener ZnO con un alto control de espesor y alta calidad para cubrir la demanda actual. Debido a ello, se propuso la evaluación eléctrica de recubrimientos ultradelgados de ZnO, crecidos por el método depósito por capa atómica, sobre superficies dieléctricas sometidos a tratamientos térmicos a distintas temperaturas en atmósfera de aire para promover su cristalinidad. Las mediciones eléctricas de los recubrimientos se realizaron primero por dos puntas a temperatura ambiente, observándose un comportamiento óhmico en todas las películas y una tendencia progresiva en el valor de resistencia eléctrica con la temperatura de recocido. Por otro lado, las mediciones de resistividad y número de portadores de carga se realizaron por el método de Van der Pauw con efecto Hall y por la espectroscopía de impedancia, donde se observó una disminución de la conductividad del ZnO en función de la temperatura del recocido a causa de la disminución del número de portadores por m3, y de la movilidad de electrones. Por su parte, se efectuaron caracterizaciones de estructura cristalina por medio de difracción de rayos-X, donde se determinó que la estructura cristalina de todos los recubrimientos es hexagonal tipo wurtzita. Además, cálculos de tamaño de grano muestran un aumento de su tamaño cuando se les somete a los recocidos y a su vez se ve reflejado en el aumento de la rugosidad de las películas, las cuales fueron medidas a partir de micrografías obtenidas por microscopía de fuerza atómica. Finalmente, se sugiere que los recubrimientos de ZnO bajo estas condiciones de síntesis sean aplicados para la fabricación de sensores de hidrógeno.

There has been significant interest in ZnO in recent years because of its prospects in electronic applications, mainly for its application in electronic devices with faster and smaller integrated circuits. This has caused conventional manufacturing methods to reach their limit, so innovative methods are being sought to obtain ZnO with high thickness control and high quality to meet current demand. Due to this, the electrical evaluation of ultrathin ZnO coatings, grown by the atomic layer deposition method, on dielectric surfaces subjected to heat treatments at different temperatures in an air atmosphere to promote their crystallinity was proposed. The electrical measurements of the coatings were carried out first by two points at room temperature, observing an ohmic behaviour in all the films and a progressive trend in the electrical resistance value with the annealing temperature. On the other hand, the resistivity measurements and the number of charge carriers were carried out by the Van der Pauw method with Hall effect and impedance spectroscopy, where a decrease in the conductivity of ZnO was observed as a function of the annealing temperature, caused by the decrease in the number of carriers per m3, and the mobility of electrons. Meanwhile, characterizations of the crystalline structure were carried out using X-ray diffraction, where it was determined that the crystalline structure of all the coatings is hexagonal wurtzite type. In addition, grain size calculations show an increase in size when subjected to annealing and are reflected in the increase in the roughness of the films, which were measured from micrographs obtained by atomic force microscopy. Finally, it is suggested that ZnO coatings under these synthesis conditions be applied to manufacture hydrogen sensors.

Publisher

CICESE

Publish date

2021

Publication type

Master thesis

Format

application/pdf

Language

Spanish

Citation suggestion

Silva Contreras, I.J. 2021. Evaluación de las propiedades eléctricas de recubrimientos ultradelgados de ZnO en función de distintos tratamientos térmicos. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 45 pp.

Source repository

Repositorio Institucional CICESE

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