Influence of deposition parameters on copper oxide semiconductor thin films by SILAR.
Alondra Lizeth Tobías-López 1, Víctor Hugo Martínez-Landeros1, Luis Alfonso García-Cerda2, Sergio García-Villarreal1.
1 Universidad Autónoma de Coahuila, Facultad de Metalurgia, Carr. 57, km. 5, C.P. 25710, Monclova, Coahuila, México.
2 Centro de Investigación en Química Aplicada, Blvd. Enrique Reyna Hermosillo #140, C.P. 25294, Saltillo, Coahuila, México.
Autor para correspondencia:
Alondra Lizeth Tobías López
Universidad Autónoma de Coahuila
Correo electrónico: alondratobias@uadec.edu.mx
https://orcid.org/0000-0002-9520-4561
CienciAcierta no. 75 julio – septiembre
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Resumen
En la actualidad ha aumentado el estudio de películas delgadas de óxidos metálicos debido a una gama de aplicaciones como sensores, detectores ópticos y fotovoltaicos. Los métodos de solución para el depósito de películas delgadas se caracterizan por configuraciones simples y económicas a baja temperatura. El óxido de cobre (CuO) es un material semiconductor tipo p con un espaciamiento de banda prohibida de 1.2-2.1 eV, alta estabilidad química y buena conductividad eléctrica. El objetivo es estudiar los efectos de los parámetros de depósito de películas delgadas de CuO por el método SILAR como material semiconductor para uso potencial en dispositivos de microelectrónica. Las películas delgadas de CuO se depositaron en sustratos de vidrio por el método químico de Adsorción y Reacción de Capas Iónicas Sucesivas (SILAR). Se obtuvieron por dos rutas diferentes, en ambas rutas se realizaron cien ciclos SILAR, para la ruta de tres pasos se utilizó una solución catiónica de cloruro de cobre complejado con hidróxido de amonio hasta un pH de 10, solución aniónica de agua desionizada a 90°C y enjuague en agua desionizada, y la ruta de cuatro pasos utilizó una solución precursora de cloruro de cobre 0.1M complejado con hidróxido de amonio, solución aniónica de agua desionizada a 90°C, un secado en aire y un enjuague en agua desionizada. Finalmente, las películas delgadas se sinterizaron a 300°C por tres horas. La caracterización de las películas delgadas confirmó una estructura monoclínica y tamaños de cristalita de 18 nm por difracción de rayos X, reducida transmitancia óptica y ancho de banda prohibida de 1.57 eVpor espectroscopia ultravioleta-visible, densificación de la película sobre la superficie del sustrato por microscopía electrónica de barrido, análisis de las resistencias eléctricas de hoja por medición de dos puntas en corriente voltaje.
Palabras clave: películas delgadas, óxidos metálicos, material semiconductor, adsorción y reacción de capas iónicas sucesivas.
Abstract
At present, the study of thin films of metal oxides has increased due to a range of applications such as sensors, optical and photovoltaic detectors. Solution methods for thin film deposition are characterized by simple and inexpensive low-temperature setups. Copper oxide (CuO) is a p-type semiconductor material, with a bandgap spacing of 1.2-2.1 eV, high chemical stability, and good electrical conductivity. The objective is to study the effects of the parameters of the use of CuO thin films by the SILAR method on the properties of the material for potential in microelectronic devices. CuO thin films were deposited on glass substrates by the Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction (SILAR) chemical method. They were obtained by two different routes, in which 100 SILAR cycles were performed. , for the 3-step route, a cationic solution of copper chloride complexed with ammonium hydroxide was used up to a pH of 10, an anionic solution of deionized water at 90°C and rinsing in deionized water, and the 4-step route used a 0.1M copper chloride precursor solution complexed with ammonium hydroxide, anionic deionized water solution at 90°C, air drying, and deionized water rinse. Finally, the thin films were sintered at 300°C for 3 hours. The characterization of the thin films confirmed a monoclinic structure and grain sizes of 18 nm by X-ray diffraction, reduced optical transmittance and a forbidden band width of 1.57 eV by ultraviolet-visible spectroscopy, densification of the film on the substrate surface by scanning electron microscopy, analysis of the sheet electrical resistance by measurement of two current-voltage probes.
Keywords: thin films, metal oxides, semiconductor material, successive ionic layer adsorption and reaction.
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