BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
HỆ THỐNG THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Lọc theo danh mục
  • Năm xuất bản
    Xem thêm
  • Lĩnh vực
liên kết website
Lượt truy cập
 Lượt truy cập :  25,610,425
  • Công bố khoa học và công nghệ Việt Nam

Màng mỏng, vật liệu sơn, vật liệu phủ

BB

Phạm Việt Tùng, Nguyễn Đăng Tuyên, Đoàn Quảng Trị(1), Dương Thanh Tùng, Nguyễn Duy Cường(3)(2)

Nghiên cứu sự ảnh hưởng của tỷ lệ ôxy lên các đặc tính cấu trúc, điện và quang của màng mỏng NiO

Effect of oxygen ratio on the structure, optical and electrical properties of NiO thin films

Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Thái Nguyên

2023

10

339 - 346

1859-2171

Màng mỏng NiO, Phún xạ, Bán dẫn, Nồng độ hạt tải, Tỷ lệ ôxy

NiO thin film, Sputtering, Semiconductor, Carrier concentration, Oxygen ratio

Màng mỏng bán dẫn ôxít niken có tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau đặc biệt là trong các tế bào quang điện. Trong nghiên cứu này, màng mỏng ôxít niken được lắng đọng trên đế thủy tinh bằng phương pháp phún xạ xoay chiều ở 100 °C với các tỷ lệ ôxy đầu vào khác nhau. Khi tỷ lệ phần trăm ôxy (O2/(Ar+O2) x 100%) được thay đổi từ 30% đến 70% thì các đặc tính cấu trúc, quang và điện biến đổi mạnh. Khi tăng nồng độ ôxy, độ kết tinh giảm dần và chuyển sang trạng thái gần như vô định hình ở nồng độ ôxy 70%; kích thước các hạt tinh thể giảm dần. Tất cả các màng NiO được lắng đọng trong khoảng 30-70% ôxy đều có đặc tính bán dẫn loại p. Độ linh động hạt tải của các màng NiO khá cao, nằm trong khoảng 5,384 x 1019 - 4,339 x 1021 cm-3, phù hợp cho ứng dụng làm lớp vận chuyển lỗ trống. Các kết quả này cho thấy màng mỏng NiO có tiềm năng ứng dụng cho các thiết bị quang điện, đặc biệt là pin mặt trời màng mỏng thế hệ mới.

Nickel oxide thin films have potential applications in various fields, particularly photovoltaics. In this study, nickel oxide thin films were deposited on glass substrates by the sputtering method at 100 °C with varying oxygen ratios (O2/(Ar+O2) x 100%). When the oxygen ratio was changed f-rom 30% to 70%, the film’s structural, optical, and electrical properties were affected significantly. As the oxygen concentration increased, the crystallinity decreased, and the films became nearly amorphous at an oxygen concentration of 70%; the size of the crystalline particles decreased gradually. All NiO films deposited in the range of 30-70% oxygen had p-type semiconductor properties. The carrier mobility of the NiO films was relatively high, ranging f-rom 5.384 x 1019 - 4.339 x 1021 cm-3, suitable for hole transport applications. These results suggest that nickel oxide thin films have potential applications in optoelectronic devices, particularly in next-generation thin-film solar cells.

TTKHCNQG, CTv 178

Xem toàn văn
  • [1] M. Shi, T. Qiu, B. Tang, G. Zhang, R. Yao, W. Xu, J. Chen, X. Fu, H. Ning, J. Peng (2021), Temperature-Controlled Crystal Size of Wide Band Gap Nickel Oxide and Its Application in Electrochromism,Micromachines
  • [2] J. B. Choi, J. H. Kim, K. A. Jeon, S. Y. Lee (2003), Properties of ITO films on glass fabricated by pulsed laser deposition,Materials Science and Engineering: B
  • [3] R. Molaei, R. Bayati, J. Narayan (2013), Crystallographic Characteristics and p‑Type to n‑Type Transition in Epitaxial NiO Thin Film,Crystal Growth & Design
  • [4] S. K. Kim, H. J. Seok, D. H. Kim, D. H. Choi, S. J. Nam, S. C. Kim, H. K. Kim (2020), Comparison of NiOx thin film deposited by spin-coating or thermal evaporation for application as a hole transport layer of perovskite solar cells,RSC Advances
  • [5] I. L. P. Raj, S. Valanarasub, S. Vinoth, N. Chidhambaram, R. S. R. Isaac, M. Ubaidullah, S. Shaikh, B. Pandit (2022), Highly sensitive ultraviolet photodetectors fabricated from rare earth metal ions doped NiO thin films via nebulizer spray pyrolysis method,Sensors and Actuators: A. Physical
  • [6] M. Terlemezoglu, O. Surucu, M. Isik, N. M. Gasanly, M. Parlak (2022), Temperature‑dependent optical characteristics of sputtered NiO thin films,Applied Physics A
  • [7] C. W. Lin, W. C. Chung, Z. D. Zhang, M. C. Hsu (2018), P-channel transparent thin-film transistor using physical-vapor-deposited NiO layer,Japanese Journal of Applied Physics
  • [8] S. D. Singh, A. Das, R. S. Ajimsha, M. N. Singh, A. Upadhyay, R. Kamparath, C. Mukherjee, P. Misra, S. K. Rai, A. K. Sinha, T. Ganguli (2017), Studies on structural and optical properties of pulsed laser deposited NiO thin films under varying deposition parameters,Materials Science in Semiconductor Processing
  • [9] M. Usman, M. Adnan, S. Ali, S. Javed, M. A. Akram (2020), Preparation and Characterization of PANI@NiO Visible Light Photocatalyst for Wastewater Treatment,ChemistrySelect
  • [10] J. Chen, M. Wang, J. Han, R. Guo (2020), TiO2 nanosheet/NiO nanorod hierarchical nanostructures: p–n heterojunctions towards efficient photocatalysis,Journal of Colloid and Interface Science
  • [11] T. R. Silva, V. D. Silva, L. S. Ferreira, A. J. M. Araujo, M. A. Morales, T. A. Simoes, C. A. Paskocimas, D. A. Macedo (2020), Role of oxygen vacancies on the energy storage performance of battery-type NiO electrodes,Ceramics International
  • [12] T. P. Mokoena, H. C. Swart, K. T. Hillie, Z. P. Tshabalala, M. Jozela, J. Tshilongo, D. E. Motaung (2022), Enhanced propanol gas sensing performance of p-type NiO gas sensor induced by exceptionally large surface area and crystallinity,Applied Surface Science
  • [13] J. D. Hwang, Y. J. Chiou (2021), Thermal treatment for enhancing performance of NiO/Ag/NiO transparent conducting electrode fabricated via magnetron radio-frequency sputtering,Journal of Alloys and Compounds
  • [14] Y. Zhou, W. Peng, G. Xiang, Y. Liu, J. Zhang, J. Zhang, Rong Li, X. Zhu, H. Wang, Y. Zhao (2023), All-inorganic green light-emitting diode based on p-NiO/CsPbBr3/n-GaN heterojunction structure,Journal of Luminescence
  • [15] B. Zhang, J. Su, X. Guo, L. Zhou, Z. Lin, L. Feng, J. Zhang, J. Chang, Y. Hao (2020), NiO/Perovskite Heterojunction Contact Engineering for Highly Efficient and Stable Perovskite Solar Cells,Advanced Science
  • [16] E. A. Gibson, A. L. Smeigh, L. L. Pleux, J. Fortage, G. Boschloo, E. Blart, Y. Pellegrin, F. Odobel, A. Hagfeldt, L. Hammarstrom (2009), A p-Type NiO-Based Dye-Sensitized Solar Cell with an Open-Circuit Voltage of 0.35 V,Angew. Chem.
  • [17] H. Sato, T. Minami, S. Takata, T. Yamada (1993), Transparent conducting p-type NiO thin films prepared by magnetron sputtering,Thin Solid Films