Trieu Thi Nguyet, Do Huy Hoang, Nguyen Manh Hung, Vu Thi Bich Ngoc, Pham Anh Son

Main Article Content

Abstract

The Cu2O/ZnO double films were fabricated using chemical vapor deposition technique from zinc pivalate and copper(II) acetylacetonate precursors. The crystalline phase composition of the films was examined by powder X-ray diffraction. The membrane surface morphology was studied by scanning electron microscope and atomic force microscope. Film thickness was measured on a surface profilometer. The electrical properties of the fabricated films, such as mobility and carrier concentration, and resistivity are determined by the Hall effect measurement method. The obtained results show that the double film consists of a Cu2O crystal layer with a cubic structure grown on a ZnO crystal layer, with an uneven surface. Cu2O/ZnO double film with Cu2O layer deposited at 240 oC has the best electrical properties. The electrical properties of the double film are better as the Cu2O layer thickness increases: the carrier concentration is highest, and the mobility is lowest when the thickness of Cu2O layer is 474 nm, the resistivity decreases as the Cu2O layer thickness increases.

Keywords: Double film, Cu2O, ZnO, CVD, sublimation, semiconductor.

References

[1] D.K. Sharma, S. Shukla, K.K. Sharma, V.Kumar, A review on ZnO: Fundamental properties and applications, Materials Today: Proceedings, Volume 49, Part 8, 2022, pp. 3028-3035. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.10.238
[2] R.D.Vispute, S.S. Hullavarad, D.E. Pugel, V.N. Dhar,S. Kulkami, I. Takeuchi,T. Venkatesan, Wide band gap Zn and ZnMgO heterostructures for future optoelectronic devices, Thin films and Heterostructures for oxide electronics, 2006. pp. 303-312. DOI:10.1007/0-387-26089-7_10
[3] B.A. Koikia and O.A. Arotiba, Cu2O as an emerging semiconductor in photocatalytic and photoelectrocatalytic treatment of water contaminated with organic substances: a review, RSC Advances, Vol. 10, 2020, pp. 36514-36525. https://doi.org/10.1039/D0RA06858F
[4] A. Sekkat, D. Bellet, G. Chichignoud, D. Muñoz-Rojas, and A.K Cachopo, Unveiling Key Limitations of ZnO/Cu2O All-Oxide Solar Cells through Numerical Simulations, ACS Applied Energy Materials , Vol. 5, 2022, pp. 5423-5433. DOI: 10.1021/acsaem.1c03939
[5] T. Minami, Y. Nishi,T. Miyata, J. Nomoto, High-efficiency oxide solar cells with ZnO/Cu2O heterojunction fabricated on thermally oxidized Cu2O sheets, Applied Physics Express, Vol. 4, 2011, pp. 062301(1)-062301(3).
DOI 10.1143/APEX.4.062301
[6] Nguyễn Mạnh Hùng, Triệu Thị Nguyệt, Nguyễn Hùng Huy. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến cấu trúc và tính chất điện của màng mỏng ZnO được lắng đọng bằng phương pháp CVD từ tiền chất zinc pivalate. Tạp chí Hóa học, Vol. 51, 6ABC, 2013, pp. 216-219, .
[7] Nguyễn Mạnh Hùng, Triệu Thị Nguyệt, Nguyễn Hùng Huy, Đặng Xuân Chất, Ảnh hưởng của chiều dày đến cấu trúc và tính chất điện của màng mỏng ZnO. Tạp chí Hóa học, Vol. 53, 3e12, 2015, pp. 123-127.
[8] Nguyễn Mạnh Hùng, Triệu Thị Nguyệt, Nguyễn Hùng Huy, Phạm Anh Sơn, Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cấu trúc và tính chất quang học của màng mỏng ZnO được lắng đọng bằng phương pháp CVD từ tiền chất kẽm xetylaxetonat. Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học, Vol. 20, 2015, pp. 64-69.
[9] Nguyễn Mạnh Hùng, Triệu Thị Nguyệt, Nguyễn Hùng Huy, Phạm Anh Sơn, Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cấu trúc, các tính chất quang và điện của màng Cu2O được lắng đọng bằng phương pháp CVD từ tiền chất Cu(II) acetylacetoneat. Tạp chí Phân tích, hóa, lý và sinh học, Vol. 20, 2015, pp. 74-79.
[10] Nguyễn Mạnh Hùng, Triệu Thị Nguyệt, Nguyễn Hùng Huy, Nguyễn Thành Thọ, Ảnh hưởng của chiều dày đến cấu trúc và tính chất của màng Cu2O. Tạp chí Hóa học, Vol. 53, 3e12, 2015, pp. 119-122.
[11] Nguyễn Mạnh Hùng, Triệu Thị Nguyệt, Nguyễn Hùng Huy, Nguyễn Hoàng Lê. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cấu trúc và tính chất quang của màng mỏng Cu2O được lắng đọng trên nền ZnO/thủy tinh bằng phương pháp CVD từ tiền chất đồng acetylacetoneat, Tạp chí Hóa học, Vol. 51, 6ABC, 2013, pp. 220-224.
[12] Nguyễn Mạnh Hùng, Tổng hợp và nghiên cứu tính chất một số β-đixetonat của kim loại chuyển tiếp, Luận văn Thạc sĩ Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội, 2010.
[13] Phạm Xuân Hùng, Tổng hợp và nghiên cứu tính một số chất phức của axit cacboxylic với kim loại chuyển tiếp, Luận văn Thạc sĩ Hóa học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội, 2010.
[14] F. Greutert, G. Blatter, Electrical properties of grain boundaries in polycrystalline compound semiconductors, Semiconductor Science and Technology, Vol. 5(2), 1990, pp. 111-137. DOI 10.1088/0268-1242/5/2/001
[15] J.Y. Oh, J.H. Lim, D.K. Hwang, H.S. Kim, R. Navamathavan, K.K. Kim, S.J. Park, Growth of buffer-free high-quality ZnO epilayer on sapphire (0001) using radio-frequency magnetron sputtering, Journal of Electrochemical Society, Vol. 151, 2004, pp. G623-G626. https://doi.org/10.1149/1.1779151
[16] S.H. Jeong, E.S Aydi, Structural and electrical properties of Cu2O thin films deposited on ZnO by metal organic chemical vapor deposition, Journal Vacuum Science & Technology A, Vol. 28, 2010, pp. 1338-1343.
https://doi.org/10.1116/1.3491036