Comparative study of Al-doped ZnO films deposited by sol–gel and by sputtering using a sintered target from ZnO nanoparticles synthesized by sol–gel

• Published in: Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (1983) Vol. 62; no. 2; pp. 134 - 144
• Main Authors: García-Salinas, Francisco, Vázquez-Durán, Alma, Yáñez-Limón, José Martín
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Elsevier España, S.L.U 01.03.2023; Elsevier
• Subjects: Electrical resistivity; Erosión catódica; Películas de ZnO dopadas; Resistividad eléctrica; Sol–gel synthesis; Sputtering; Síntesis sol-gel; Zinc oxide doped films; Erosión catódica; Síntesis sol-gel; Electrical resistivity; Resistividad eléctrica; Sol–gel synthesis; Películas de ZnO dopadas; Sputtering; Zinc oxide doped films
• ISSN: 0366-3175
• DOI: 10.1016/j.bsecv.2021.11.004

Al-doped zinc oxide (ZnO) films were deposited on glass substrates by radio frequency magnetron sputtering using a sintered target of nanoparticles synthesized by sol–gel. The films were characterized using X-ray diffraction, scanning electron microscopy, the four-point probe method for resistivity, energy dispersive X-ray spectroscopy and photoluminescence. The X-ray diffraction patterns showed a hexagonal structure corresponding to the wurtzite phase for all the films, nanoparticles, and sintered targets. The films deposited by sputtering showed a highly preferred orientation to the (002) plane. These films were compared structurally and electrically to those deposited by the sol–gel method. Photoluminescence spectra show a decrease in intensity due to the reduction of defects by the incorporation of Al as dopant in the ZnO films deposited by the both methods (sol–gel and sputtering). The Al-doped ZnO films deposited by sputtering reached resistivity of 0.1Ωcm and those deposited by sol–gel reached a resistivity of 1.24Ωcm. The physical properties of these films show potential for application in devices like sensors and biosensors. Se depositaron películas de óxido de zinc (ZnO) dopadas con aluminio (Al) sobre sustratos de vidrio mediante erosión catódica de radiofrecuencia usando un blanco sinterizado de nanopartículas sintetizadas por sol-gel. Las películas fueron caracterizadas usando difracción de rayos-X, microscopía electrónica de barrido, método de cuatro puntas para la resistividad, espectroscopía de energía dispersiva de rayos-X y fotoluminiscencia. Los patrones de difracción de rayos-X mostraron una estructura hexagonal correspondiente a la fase wurtzita para todas las películas, nanopartículas y blancos sinterizados. Las películas depositadas por erosión catódica mostraron una alta orientación preferencial al plano (002). Estas películas fueron comparadas con las depositadas por el método sol-gel, estructural y eléctricamente. Los espectros de fotoluminiscencia muestran una reducción en intensidad debido a la reducción de defectos por la incorporación de Al como dopante en las películas depositadas por ambos métodos (sol-gel y sputtering). Las películas de ZnO dopadas con Al depositadas por erosión catódica alcanzaron resistividades de 0,1 Ω cm y 1,24 Ω cm para las películas de ZnO dopadas con Al depositadas por sol-gel. Las propiedades físicas de estas películas muestran potencial para la aplicación en dispositivos como sensores o biosensores.