ホール移動度とキャリア密度の関係について

質問

GZO酸化亜鉛にガリウムをドープした透明導電膜に193 nm波長レーザーエネルギー300 mJ繰り返し周波数20 Hzを10 min照射したところホール移動度が減少し、キャリア密度が増加する傾向にあります。また熱アニール500 ℃で120 minを行うとホール移動度は上昇し、キャリア密度は減少する傾向にあります。おそらくレーザー光を当てると膜内の多結晶構造を破壊しその結果移動度が落ちて破壊の際に電子が励起されキャリア密度が増加した。熱アニールに関しては赤外線による熱放射により膜内の電子が結晶の結合に使用され結果的に移動度が上昇しキャリア密度が低下した。と私は思うんですけど、皆さんはどう思いますか？？

回答No.1

hiro_wood · ベストアンサー

気になる記述は（１）「多結晶構造を破壊し」、（２）「膜内の電子が結晶の結合に使用され」です。仮説なので、それが正しいかどうかは検証することによってきっと確認できることだと思います。（１）については多結晶であるという点について拘ってみてはいかがでしょうか。レーザー照射した領域と結晶のドメインサイズ、そしてホール素子として測定されているでしょうから、そのサイズとの関係です。電気伝導は結晶内に影響されるのか、結晶と結晶の界面により強く影響されるのかにも興味が持たれるところです。そこを何かシミュレーションできると論文ネタでしょうね。なお、最低でもSEM観察、XRD測定はセットで実行されますことをお勧めします。PL測定も簡単ならやってみてください。
（２）について・・・それはないんじゃないの・・・というのがきっと多くの人の意見になると思います。第一、ホール素子の電極に使う金属も同時にアニールされるしそのあたりの影響のほうが強いのでは？だいたいZnOは500℃程度の赤外線ランプアニールで結晶構造が変わるというのは私の経験からはちょっと想像つかないです。そのガリウムが拡散した結果何か現象が起きたというほうが想像しやすい。ま、それはそれとして「だったらどう検証するか」を念頭に考えられたらいいのではどうでしょうか。ロジックがどこかで「破綻」すればそれは仮説が間違っていたということで、次なる仮説が展開できる・・・と思います。ご参考まで。

お礼

貴重なご意見ありがとうございます。酸化亜鉛系透明導電膜へのレーザーアニールによる電気的特性の改善をテーマに研究を始めて三ヶ月になります。目標としてはＩＴＯに勝る超低抵抗率（１０の－５乗Ωcm台）を有した酸化亜鉛系透明導電膜の作製です現在はＧＺＯとＡＺＯを配合した透明導電膜に熱アニールを行いその後すぐにレーザーアニールを行うヒートアシストレーザーアニール的なことをやって現在の成果が抵抗率1.49×１０の－4乗Ωcm　ホール移動度37.7 cm２/V・ｓキャリア密度1.11×１０の21乗cm－３ですXRD（アウトプレーン）でアニール前と後ではZnO（002)面の結晶ピーク値が伸びて半値幅も狭くなっています
（００４）面も少しではありますがピーク値がのびています今後さらに
成膜過程とアニールを工夫して記録更新を行いたいと思います次はSEMでの評価とXRDインプレーン測定もしていきたいと思います。