Electrical and Electronic Structure and Optical Properties of NiO Thin Films Grown via Electron-beam Evaporation

Vol. 64, No. 5, May 2014, pp. 492∼496

Electrical and Electronic Structure and Optical Properties of NiO Thin Films Grown via Electron-beam Evaporation

Kang Il Lee · Yus Rama Denny ^† · Hee Jae Kang ^∗

Department of Physics, Chungbuk National University, Cheongju 361-763, Korea

Nam Seok Park

Department of Semiconductor Electroengineering,

ChungBuk Health and Science University, Cheongwon 363-794, Korea (Received 11 April 2014 : revised 22 April 2014 : accepted 22 April 2014)

NiO thin films having 50 nm thickness were grown by using e-beam evaporation at room temper- ature, after which in-situ post-annealing was carried out at temperatures of 100

^◦

C, 200

^◦

C and 300

◦

C for 30 minutes. The electrical, electronic structure and optical properties of the NiO thin films were obtained via Hall measurements, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), reflection electron energy loss spectroscopy (REELS), and UV spectrometer. The electrical properties of the NiO thin films grown at room temperature and post-annealed at 100

^◦

C showed p-type semiconducting prop- erties, and the average transmittance in the visible region was more than 70%. These results showed that NiO thin films should have applications as p-type transparent thin-film semiconductors. To the contrary, NiO thin films post-annealed at temperatures over 200

^◦

C showed n-type semiconductor properties, and the average transmittance in the visible region was drastically decreased due to the formation of Ni-metal bonding.

PACS numbers: 73.25.+i, 78.66.-w, 82.80.Pv

Keywords: NiO thin film, Electrical conductivity, Electronic properties, Optical properties, Photoelectron spectra

 ¹

Å Ä k È ” Ö «Y c l0 n É® Žz º V R ËX ê s” X ¢ NiO U c lT c l8 ý  ¹ ÅM X ì Ä,  ¹ Å  Œ º õ m Í ° Ë Ñ] K ¡X ì Ä — ¤V R Ë

T

~ ç ¡ G ž B · ­ ¤Ã ‘    ò wN  ^† · ~ ç ¡r )<  ^∗

Ø 

æ· ¡ ¤ @ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ , ' õ AÅ Ò 361-763

ƒ

‘

š ‘ ž) o 

Ø

 æ· ¡ ¤ ˜ Ð| õ † < Æ@ /† < Ɠ § ì ø ͕ ¸^ ‰„   õ , ' õ A" é ¶ 363-794

(2014¸   4 Z 4 11{ 9  ~ à Î6 £ §, 2014¸   4 Z 4 22{ 9  à º& ñ ‘ : r ~ à Î6 £ §, 2014¸   4 Z 4 22{ 9  > F  S X ‰& ñ )

„

  c ” 7 £ x ‚ à ÌZ O  (electron-beam evaporation)`  ¦ s 6   x # Œ Ä »o  l ó ø Í\  50 nm_  NiO ~ à Ì} Œ •`  ¦ $ í  © œr 

† 

 Ê ê ”  / B N6   x l  ? /\ " f 100

^◦

C, 200

^◦

C, 300

^◦

C “ : r • ¸– Ð Ê ê \ P % ƒo \  ¦ % i Ü ¼ 9, ~ à Ì} Œ •_  „  l & h , „   

½

¨› ¸ x 9  F  g † < Æ& h  : £ ¤$ í `  ¦ f . Ë 8 £ ¤& ñ , F  g„    ì  rF  gZ O , ì ø Í  „    \  -t  ’ < Hz  ´ ì  rF  gZ O  x 9  UV-spectrometer z 

´+ « > : Ÿ x # Œ ƒ  ½ ¨\  ¦ % i  . z  ´“ : r x 9  100

^◦

C – Ð Ê ê \ P % ƒo \  ¦ ô  Ç ~ à Ì} Œ •_   â Ä º p+ þ A ì ø ͕ ¸^ ‰ : £ ¤$ í _  „   l

& h  : £ ¤$ í `  ¦
 ? /% 3 Ü ¼ 9, È Òõ • ¸ ¢ ¸ô  Ç r  F  g % ò % i \ " f 70%s  © œ_  È Òõ Ö  ¦`  ¦
 ? /% 3 Ü ¼ 9, s   H 492

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License

(http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any

medium, provided the original work is properly cited.

p+ þ A È Ò" î „   ™ è – Ð_  6 £ x6   x s  0 p x    H  כ `  ¦ ˜ Ð# ŒÅ Ò% 3  . ì ø ̀   200

^◦

C, 300

^◦

C “ : r • ¸– Ð Ê ê \ P % ƒo  ô

 Ç ~ à Ì} Œ •_   â Ä º, ³ ð€  \  Ni F K5 Å q   ½ + Ë_  Ò q t$ í Ü ¼– Ð n+ þ A ì ø ͕ ¸^ ‰ : £ ¤$ í Ü ¼– Ð    o % i Ü ¼ 9, È Òõ Ö  ¦ ¢ ¸ô  Ç /

å L  y  y Œ ™™ è   H  כ Ü ¼– Ð
 ? /% 3  .

PACS numbers: 73.25.+i, 78.66.-w, 82.80.Pv

Keywords: NiO È Ò" î í ß – o~ à Ì} Œ •, „  l „  • ¸• ¸, „   & h : £ ¤$ í , F  g † < Æ& h : £ ¤$ í , F  g„   Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 

I. " e  ] Ø

þ

j   H í ß –\ O \ " f æ ¼s   H È Ò" î „  • ¸ í ß – oÓ ü t (Transparent Conductive Oxide: TCO) _  @ / Òì  r s  n-type í ß – oÓ ü t ì ø Í

•

¸^ ‰ Ó ü t| 9 – Ð s À Ò# Q4 R e ”  . @ /½ ©— ¸ F  g„     © œu , n Û ¼ e

 ¦ Y Us  [1,2],  o† < Æ „  t  [3], ì ø ͕ ¸^ ‰ [4,5], I € ª œ„  t  [6]ü <

° ú

 “ É r ì  r  \ " f  H p-type È Ò" î í ß – oÓ ü t ì ø ͕ ¸^ ‰ € 9 כ ¹ l  M

:ë  H \  CuAlO 2 ü < ° ú  “ É r p-type Ó ü t| 9 _   o½ + ËÓ ü t[ þ t \  @ /ô  Ç

ƒ

 ½ ¨ s À Ò# Qt “ ¦ e ”   [7].

ì

ø ̀   NiO Ó ü t| 9 “ É r  ƒ  & h “   p-type $ í | 9 `  ¦ ° ú   H Ó ü t| 9 

–

Ð, 3.6 eV ∼ 4.0 eV_  {  : £ §`  ¦ ° ú Ü ¼ 9,  o† < Æ& h Ü ¼– Ð B  Ä

º î ß –& ñ ÷ &# Q e ”  . ¢ ¸ô  Ç Ä ºÃ ºô  Ç F  g † < Æ& h  $ í | 9 , „  l & h  $ í

| 9

 x 9   l & h  $ í | 9 `  ¦ t “ ¦ e ”  . ¢ ¸ô  Ç ° ú כs    9  € ª œ ô

 Ç 7 £ x ‚ à ÌZ O , 7 £ ¤ Sol-gel [8], PLD [9], Sputtering [10] 1 p x _ 

~

½ ÓZ O Ü ¼– Ð 7 £ x ‚ à Ìs  0 p x    H s & h s  e ”  .



ë ß –, NiO Ó ü t| 9 “ É r  o† < Æ| ¾ Ó  © œI \ " f ] X ƒ  ^ ‰s  . ] X ƒ  

^

‰  H q $ † ½ Ós  Z  } “ ¦ ± ú “ É r „  l „  • ¸• ¸\  ¦ ° ú   H Ó ü t| 9 s  .

NiO _  q $ † ½ ӓ É r NiO ~ à Ì} Œ •_  Ni ‘   o \  ¦ ë ß –[ þ t  
 NiO

~ Ã

Ì} Œ •  s \  í ß –™ è| ¾ Ó`  ¦ 7 £ x r &  q $ † ½ Ó`  ¦ y Œ ™™ èr ~  ´ à º e ”

Ü ¼ 9, „  l  „  • ¸• ¸\  ¦ † ¾ Ó © œr ~  ´ à º e ”   [11].



 " f ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  H q $ † ½ Ós  ± ú “ ¦ „  l „  • ¸• ¸ Z  }

“

É r NiO ~ à Ì} Œ •`  ¦ ] j Œ • l  0 A # Œ “ ¦”  / B N \ " f „   c ” 7 £ x

‚ Ã

ÌZ O `  ¦ s 6   x # Œ ~ à Ì} Œ •`  ¦ $ í  © œr †   Ê ê \ P % ƒo  õ & ñ `  ¦   5

g ~ à Ì} Œ •`  ¦ ] j Œ • % i Ü ¼ 9, ~ à Ì} Œ •_  „  l & h , „   ½ ¨› ¸, x 9  F 

g † < Æ& h  : £ ¤$ í `  ¦ ƒ  ½ ¨ % i  .

II. ÷ m Ç] M ö U ê s0 n É

NiO ~ à Ì} Œ •“ É r 2 × 2 cm ² _  Ä »o  l ó ø Í0 A\  „   c ” 7 £ x ‚ Ã Ì Z O

Ü ¼– Ð $ í  © œ % i  . ”  / B N6   x l _  l ‘ : r ”  / B N · ú š§ 4 “ É r 5 × 10 ⁻⁸ torr s % 3  . ~ à Ì} Œ • 7 £ x ‚ Ã Ì 5 Å q • ¸  H 0.5 ˚ A/sec _  5 Å q • ¸

–

Ð { 9 & ñ >  Ä »t r (  Ü ¼ 9, l ó ø ͕ ¸ 5 rpm _  5 Å q • ¸– Ð  r

„

 r &  ç  H{ 9  >  7 £ x ‚ Ã Ì | ¨ c à º e ” • ¸2 Ÿ ¤ % i  . NiO ~ à Ì} Œ •

“

É r ”  / B N6   x l  ? /\  e ”   H ½ + ɖ Ð
 pÏ þ ›á Ô\  ¦ s 6   x # Œ in situ

\ " f 100 ^◦ C, 200 ^◦ C, 300 ^◦ C \ " f 30ì  r ç ß – Ê ê \ P % ƒo 

∗

E-mail: [email protected]

†

Present address: Department of Electrical Engineering, Univer- sity of Sultan Ageng Tirtayasa, Banten, 42435, Indonesia

Fig. 1. (Color online) XPS spectra of NiO thin films.

õ

& ñ `  ¦ ”  ' Ÿ  % i  . ~ à Ì} Œ •_  „  l & h , „   ½ ¨› ¸ x 9  F  g † < Æ& h  :

£ ¤$ í “ É r y Œ •y Œ • f . Ë 8 £ ¤& ñ (Hall measurement), F  g„    ì  rF  g Z O

 (X-ray Photoelectron Spectroscopy: XPS), ì ø Í  „  



 \  -t  ’ < Hz  ´ ì  rF  gZ O  (Reflection Electron Energy Loss Spectroscopy: REELS) x 9  UV-spectrometer z  ´+ « >`  ¦ : Ÿ x

# Œ ƒ  ½ ¨ % i  .

III. ÷ m Ç] M ö + s ÇÊ Ý

Figure 1“ É r z  ´“ : r, 100 ^◦ C, 200 ^◦ C, 300 ^◦ C – Ð 30ì  r ç ß – Ê ê

\ P

% ƒo  ô  Ç ~ à Ì} Œ •Ü ¼– РÒ'  % 3   H XPS _  Ni 2p Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦

 ? /% 3  . z  ´“ : r õ  100 ^◦ C _  “ : r • ¸– Ð Ê ê \ P % ƒo  ô  Ç NiO

~ Ã

Ì} Œ •\ " f  H Ni 2p 3/2 ü < Ni 2p 1/2 _  x ß ¼ y Œ •y Œ • 854.5 eV ü

< 872.3 eV 0 Au \ 
 
 e ”  . s  ~ à Ì} Œ •\ " f  H Ni-O   

½

+ Ë\ 
 
  H Ni ²⁺ _    ½ + Ë\  -t 
 è ß – . 200 ^◦ C ü

< 300 ^◦ C _  “ : r • ¸– Ð \ P % ƒo ô  Ç ~ à Ì} Œ •\ " f  H Ni-O   ½ + ˓   Ni ²⁺  ×  ¦ # Q[ þ t€  " f F K5 Å q  ½ + ˓   Ni ⁰  7 £ x  # Œ ¿ º t  _

   ½ + Ë\  -t  / B N” > r   H  כ `  ¦ S X ‰ “   ½ + É Ã º e ” % 3  .

REELS`  ¦ s 6   x # Œ NiO ~ à Ì} Œ •_  { : £ § (band gap)`  ¦ 8 £ ¤

&

ñ % i  . NiO ~ à Ì} Œ •_  \ P % ƒo \    É r \  -t  ’ < Hz  ´ Û ¼& 7 ˜ à

Ô! 3 `  ¦ Fig. 2 \ 
 ? /% 3  . 1.5 keV_  { 9   „   c ”  \ 

Fig. 2. (Color online) REELS spectra of NiO thin films.

Fig. 3. (Color online) Optical band gap of NiO thin films.



-t – Ð 8 £ ¤& ñ % i “ ¦, \  -t  ’ < Hz  ´s  23 eV Â Ò   H \ " f
 

  H V , “ É r x ß ¼  H e  ¦  Ý ¼ 7 H ’ < Hz  ´\  _ ô  Ç  כ s  . ¢ ¸ô  Ç 0 eV“   / B M \ " f
 è ß – x ß ¼  H ò ø Í$ í x ß ¼– Ð { 9  „    \ 



-t \  ¦ „  ) € { 9 t  · ú §“ É r  © œI – Ð ì ø Í   ) a ò ø Í$ í í ß –ê ø Í Û ¼& 7 ˜à Ô

!

3 s  . { : £ §, E g   H q ò ø Í$ í x ß ¼_  \  -t  ’ < Hz  ´s  Ò q tl  l

 r  Œ •   H & h \ " f 8 £ ¤& ñ ½ + É Ã º e ”  . { : £ §“ É r Z  }“ É r “ : r • ¸

–

Ð Ê ê \ P % ƒo  õ & ñ `  ¦  } 9 à º2 Ÿ ¤ y Œ ™™ è÷ &  H  כ `  ¦ S X ‰ “   ½ + É Ã º e ”

 . s  כ “ É r XPS   õ \ " f S X ‰ “   ô  Ç  כ õ  ° ú  s  ~ à Ì} Œ •_  Ni-O   ½ + ˓   Ni ²⁺ s  y Œ ™™ è €  " f Ni F K5 Å q   ½ + ˓   Ni ⁰  7

£

x  l  M :ë  H s  “ ¦ ó ø Íé ß –÷ & 9, ì ø ͕ ¸^ ‰ $ í | 9 \ " f F K5 Å q

$ í

| 9 – Ð    o÷ & 9 { : £ § s  ×  ¦ # QŽ  H    H  כ `  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” 

% 3  .

\

 -t  { : £ § ˜ Ð   H \  -t _  y n Cs  ~ à Ì} Œ •\  { 9  ÷ &€  ,

‘

  o  { : £ § _  „    s  % ò % i _  y n C`  ¦ f  ¨ à º # Œ " é ¶  

{

 (valence band)– РÒ'  „  • ¸ {  (conduction band)– Ð

„

   f ” ] X  …  ;s \  ¦ >   ) a  . UV-spectrometer– Ð 8 £ ¤& ñ

Fig. 4. (Color online) Transmittance of NiO thin films.

ô

 Ç f  ¨ à º Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦ s 6   x # Œ F  g † < Æ& h  { : £ § (optical band gap)`  ¦ ½ ¨ % i  . F  g † < Æ& h  { : £ §“ É r q & ñ | 9  ~ à Ì} Œ •\   6   x ÷ &



 H Tauc relation [12] – Ð,   © œ hυ`  ¦ \  -t – Ð   ¨ 8 Š # Œ (αhυ) ² ° ú כs   Ø Ô>  7 £ x    H ½ ¨ç ß –\ " f_  l Ö  ¦ l ü < X

»

¡

¤ _  ƒ   © œ‚  s  ë ß –
  H t & h s  F  g † < Æ& h  { : £ § s   ) a  . # Œl 

"

f α, hü < υ  H y Œ •y Œ • f  ¨ à º> à º (absorption coefficient), e  ¦

| ½

Óß ¼ © œÃ º (planckïs constant) ü < { 9   F  g _  ”  1 l x à ºs  .

Fig. 3“ É r F  g † < Æ& h  { : £ §`  ¦
  · p Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 s  . Z  }“ É r “ : r • ¸

–

Ð Ê ê \ P % ƒo  õ & ñ `  ¦  } 9 à º2 Ÿ ¤ F  g † < Æ& h  {  : £ § s  y Œ ™™ è   H

 כ

`  ¦ S X ‰ “   ½ + É Ã º e ” % 3  . s    õ   H REELS Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 õ 

° ú

 “ É r   õ \  ¦ ˜ Ð# Œï  r  .

Figure 4  H NiO ~ à Ì} Œ •_  Ê ê \ P % ƒo  õ & ñ \  “ : r • ¸\   

 É

r È Òõ Ö  ¦ 8 £ ¤& ñ   õ s  . È Òõ Ö  ¦ 8 £ ¤& ñ   õ  r  F  g% ò % i 

“

  380 nm ∼ 770 nm\ " f Ê ê \ P % ƒo  õ & ñ `  ¦  u t  · ú §

“ É

r ~ à Ì} Œ •_   â Ä º 79%_  È Òõ Ö  ¦`  ¦ ˜ Ð% i  . t ë ß – Z  }“ É r “ : r

•

¸– Ð Ê ê \ P % ƒo  õ & ñ `  ¦  u >  | ¨ c à º2 Ÿ ¤ ~ à Ì} Œ •_  È Òõ Ö  ¦“ É r 70% ü < 65%, 26%– Ð È Òõ Ö  ¦ s  / å L  y  y Œ ™™ è   H  כ `  ¦ S X ‰

“

  % i  . í ß – oÓ ü t ì ø ͕ ¸^ ‰ Ó ü t| 9 “   NiO Ó ü t| 9 s  Z  }“ É r “ : r • ¸

–

Ð Ê ê \ P % ƒo \  ¦ ½ + Éà º2 Ÿ ¤ F K5 Å q Ó ü t| 9 – Ð  7   H õ & ñ \ " f Ni ⁰

 

½ + Ës  7 £ x  >  ÷ & 9, 7 £ x ô  Ç Ni ⁰   ½ + Ës  È Òõ Ö  ¦ \   H

% ò

† ¾ Ó`  ¦ p u >   ) a    H  כ `  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ”  .

~ Ã

Ì} Œ •_  q $ † ½ Ó (resistivity)`  ¦ ì  r$ 3  l  0 AK  van der pauw ~ ½ ÓZ O `  ¦ s 6   x ô  Ç Hall effect  © œq \  ¦ s 6   x # Œ 8 £ ¤& ñ

% i  . ~ à Ì} Œ • r « Ñ_  „  F G ½ ¨› ¸  H & ñ  y Œ •+ þ A — ¸€ ª œ\ " f y Œ •

—

¸" fo \  K { © œ   H 4ç  H X <\  Indium`  ¦ — 2 ;! Ó Ü ¼– Ð Ð ü t  Q ] X  8

ú

¤ r &  „  F G`  ¦ ë ß –[ þ t% 3  . Ð ü t  Q" f ] X 8 ú ¤ r †   s Ä »  H “  ¿ º

\

 ¦ s 6   x ½ + É  â Ä º “  ¿ º_  Z  }“ É r \ P s  NiO ~ à Ì} Œ • ^ ‰\  % ò † ¾ Ó

`

 ¦ p } 9  à º e ” l  M :ë  H \  s 6   x t  · ú §€ Œ ¤ . Table 1\  van der pauw ~ ½ ÓZ O \  ¦ : Ÿ x ô  Ç q $ † ½ Ó   õ \  ¦
 ? /% 3  . NiO

~ Ã

Ì} Œ •`  ¦ Z  }“ É r “ : r • ¸– Ð Ê ê \ P % ƒo  õ & ñ `  ¦  } 9 à º2 Ÿ ¤ q $ † ½ Ó

Table 1. Resistivity of NiO thin films.

Sample Condition Resistivity (Ω·cm) NiO Without Annealing 28.45 NiO Annealing at 100

^◦

C 17.84 NiO Annealing at 200

^◦

C 5.65 NiO Annealing at 300

^◦

C 7.06

“ É

r ± ú  t   H  כ `  ¦ S X ‰ “   ½ + É Ã º e ” % 3  . s  כ “ É r ì ø ͕ ¸^ ‰ $ í

| 9

\ " f F K5 Å q $ í | 9 – Ð   ô  Ç   H  כ Ü ¼– Ð ó ø Íé ß –½ + É Ã º e ” % 3  .

~ Ã

Ì} Œ •_  î  r ì ø Í  0 l x • ¸ (carrier concentration)ü < s 1 l x • ¸ (mobility)\  ¦ 8 £ ¤& ñ l  0 AK  f . Ë 8 £ ¤& ñ `  ¦ % i  . f . Ë 8 £ ¤& ñ r

 „  À Ӎ  H 1 µA,  l  © œ“ É r 4750 Gauss\  ¦  6   x # Œ 8 £ ¤& ñ

% i  .

Table 2 \  f . Ë 8 £ ¤& ñ `  ¦ : Ÿ x ô  Ç î  r ì ø Í  0 l x • ¸ü < s 1 l x • ¸   õ 

\

 ¦
 ? /% 3  . NiO ~ à Ì} Œ •_  î  r ì ø Í  0 l x • ¸ 8 £ ¤& ñ   õ , z  ´“ : r õ

 100 ^◦ C – Ð Ê ê \ P % ƒo  õ & ñ `  ¦  • 2 ; ~ à Ì} Œ •“ É r î  r ì ø Í  0 l x • ¸ _

  Ҡ ñ (+)– Ð p-type ì ø ͕ ¸^ ‰e ” `  ¦ · ú ˜ à º e ” “ ¦, 200 ^◦ C ü

< 300 ^◦ C – Ð Ê ê \ P % ƒo  õ & ñ `  ¦  • 2 ; ~ à Ì} Œ •“ É r î  r ì ø Í  0 l x • ¸ _

  Ҡ ñ (−)– Ð n-type ì ø ͕ ¸^ ‰e ” `  ¦ · ú ˜ à º e ”  . Z  }“ É r “ : r

•

¸– Ð \ P % ƒo  õ & ñ `  ¦  u >  ÷ &€   NiO Ó ü t| 9 _  “ ¦Ä » $ í | 9 

“

  p-type $ í | 9 \ " f n-type $ í | 9 – Ð    oô  Ç   H  כ `  ¦ S X ‰

“

  ½ + É Ã º e ”  . s 1 l x • ¸  H µ = _ρen ¹ – Ð ½ ¨½ + É Ã º e ”  . # Œl 

"

f ρ  H q $ † ½ Ó, n“ É r î  r ì ø Í  0 l x • ¸, e  H „   | ¾ Ós  . NiO

~ Ã

Ì} Œ •_  s 1 l x • ¸ 8 £ ¤& ñ   õ , \ P % ƒo \  ¦ : Ÿ x K " f s 1 l x • ¸   



o   H  כ `  ¦ S X ‰ “   ½ + É Ã º e ” % 3  . 100 ^◦ C _  “ : r • ¸\ " f f . Ë s

1 l x • ¸ ß ¼>  7 £ x    H  כ `  ¦ S X ‰ “   % i Ü ¼ 9, 200 ^◦ C ü <

300 ^◦ C _  “ : r • ¸– Ð \ P % ƒo \  ¦ % i `  ¦  â Ä º n-type $ í | 9 – Ð



  o  9, f . Ë s 1 l x • ¸ „    s 1 l x • ¸– Ð    o # Œ 7 £ x ô  Ç



  H  כ `  ¦ S X ‰ “   ½ + É Ã º e ”  .

IV. + s Ç Â ] Ø

„

  c ” 7 £ x ‚ à ÌZ O `  ¦ s 6   x # Œ Ä »o  l ó ø Í0 A\  ¿ ºa  50 nm“   NiO ~ à Ì} Œ •`  ¦ 7 £ x ‚ Ã Ì % i  . 7 £ x ‚ à Ìr †   ~ à Ì} Œ •“ É r ”  / B N 6

 

x l  ? /\ " f 100 ^◦ C, 200 ^◦ C, 300 ^◦ C – Ð Ê ê \ P % ƒo \  ¦ 

%

i  . XPS 8 £ ¤& ñ   õ , NiO ~ à Ì} Œ •“ É r z  ´“ : r õ  100 ^◦ C Ê ê \ P 

%

ƒo  õ & ñ `  ¦  • 2 ; ~ à Ì} Œ •\ " f  H Ni-O   ½ + ˓   Ni <sup>2+</sup>   ½ + Ë`  ¦

t “ ¦ e ” Ü ¼
 Z  }“ É r “ : r • ¸– Ð Ê ê \ P % ƒo  õ & ñ `  ¦  u €  " f Ni-O   ½ + ˓   Ni ²⁺   ½ + Ës  ×  ¦ # Q[ þ t€   F K5 Å q   ½ + ˓   Ni ⁰   

½

+ Ës  7 £ x  # Œ ¿ º t _    ½ + Ës  / B N” > r   H  כ `  ¦ S X ‰ “   

%

i  . REELS\  ¦ s 6   x ô  Ç ~ à Ì} Œ •_  { : £ §“ É r z  ´“ : r õ  100 ^◦ C – Ð Ê

ê \ P % ƒo ô  Ç ~ à Ì} Œ •\ " f  H y Œ •y Œ • 3.70 eV, 3.64 eVs  9, 300

◦ C – Ð Ê ê \ P % ƒo  õ & ñ `  ¦  • 2 ; ~ à Ì} Œ •_   â Ä º  H { : £ § s  3.49 eV – Ð y Œ ™™ è÷ &  H  כ `  ¦ S X ‰ “   % i  . s    õ – Ð ì ø ͕ ¸^ ‰ $ í | 9 

Table 2. Carrier concentration and Mobility of NiO thin films.

Sample Carrier concentration Mobility Condition (cm

⁻³

) (cm

²

/V·s) NiO Without Annealing 2.85 × 10

¹⁶

18.95 NiO Annealing at 100

^◦

C 8.50 × 10

¹⁵

41.18 NiO Annealing at 200

^◦

C -2.68 × 10

¹⁶

36.85 NiO Annealing at 300

^◦

C -2.22 × 10

¹⁶

39.75

\

" f F K5 Å q $ í | 9 – Ð    o÷ &€  " f { : £ § s  y Œ ™™ èô  Ç   H  כ `  ¦ S X

‰ “   ½ + É Ã º e ” % 3  . s    õ   H F  g † < Æ& h  { : £ § õ  ° ú  “ É r   õ 

\

 ¦ ˜ Ð# Œ ï  r  . ~ à Ì} Œ •_  „  l & h  : £ ¤$ í `  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ  ~ à Ì} Œ • _

 q $ † ½ ӓ É r z  ´“ : r ~ à Ì} Œ •\ " f  H 28.45 Ω·cm q “ §& h  Z  }“ É r X

< ì ø ÍK  200 ^◦ C ~ à Ì} Œ •\ " f  H 5.65 Ω·cm – Ð ± ú  t   H  כ `  ¦ S X

‰ “  ½ + É Ã º e ” % 3  . s  כ “ É r ì ø ͕ ¸^ ‰ $ í | 9 \ " f F K5 Å q $ í | 9 – Ð



  oô  Ç   H  כ `  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” % 3  . ¢ ¸ô  Ç z  ´“ : r õ  100 ^◦ C _

 ~ à Ì} Œ •\ " f  H î  r ì ø Í  0 l x • ¸ (+)° ú כ`  ¦ ° ú   H  כ `  ¦ ˜ Ð  p-type\  ¦ Ä »t    H  כ `  ¦ S X ‰ “   % i Ü ¼
, 200 ^◦ C ü < 300 ^◦ C _

 ~ à Ì} Œ •r « Ñ\ " f  H î  r ì ø Í  0 l x • ¸ (−) ° ú כ`  ¦ ° ú   H  כ Ü ¼– Ð

˜

Ð  n-type_  $ í | 9 – Ð  7   H  כ `  ¦ S X ‰ “   % i  . î  r ì ø Í  0

l

x • ¸  H 100 ^◦ C – Ð Ê ê \ P % ƒo  õ & ñ `  ¦  } 9   â Ä º f . Ë 0 l x • ¸

2.85 × 10 ¹⁶ cm ⁻³ \ " f 8.50 × 10 ¹⁵ cm ⁻³ – Ð y Œ ™™ è % i Ü ¼ 9, 200 ^◦ C ü < 300 ^◦ C – Ð Ê ê \ P % ƒo  ô  Ç ~ à Ì} Œ •\ " f_  „    0

l

x • ¸ y Œ •y Œ • -2.68 × 10 ¹⁶ cm ⁻³ ü < -2.22 × 10 ¹⁶ cm ⁻³ – Ð

 ? /% 3  . UV-spectrometer\  ¦ s 6   x ô  Ç F  g † < Æ& h  : £ ¤$ í `  ¦ 8

£ ¤& ñ K ‘ : r   õ , 380 nm ∼ 780 nm\ " f_  È Òõ Ö  ¦ s  z  ´“ : r x 9

 100 ^◦ C \ " f $ í  © œô  Ç ~ à Ì} Œ •\ " f  H 70% s  © œÜ ¼– Ð
 
 9, 300 ^◦ C \ " f Ê ê \ P % ƒo  ô  Ç ~ à Ì} Œ •\ " f  H 30% – Ð s  – Ð

± ú

 t   H  כ `  ¦ S X ‰ “   ½ + É Ã º e ” % 3  . s  כ “ É r Z  }“ É r “ : r • ¸– Ð Ê

ê \ P % ƒo  õ & ñ `  ¦  u €  " f Ò q t$ í  ) a F K5 Å q   ½ + ËÜ ¼– Ð “  K  È

Òõ • ¸ / å L  y  y Œ ™™ è   H  כ `  ¦ S X ‰ “   ½ + É Ã º e ” % 3  .

P

c p 8 ý ò k >

‘

: r ƒ  ½ ¨  H 2013¸  • ¸ Ø  æ· ¡ ¤ @ /† < Ɠ § † < ÆÕ ü tƒ  ½ ¨t " é ¶  \ O _ 

ƒ

 ½ ¨q  t " é ¶ \  _  # Œ ƒ  ½ ¨÷ &% 3 6 £ §.

REFERENCES

[1] Y. F. Yuan, X. H. Xi, J. B. Wu, Y. B. Chen and

J. L. Yanga et al., Electrochimica Acta. 56, 1208

(2011).

[2] D. S. Dalavi, M. J. Suryavanshi, D. S. Patil, S. S.

Mali and A. V. Moholkar et al., Appl. Surf. Sci. 257, 2647 (2011).

[3] T. Brenscheidt, F. Nitschke, O. Sollner and H.

Wendt, Electrochim. Acta 46, 783 (2001).

[4] D. C. Kim, S. Seo, S. E. Ahn, D. S. Suh and M. J.

Lee et al., Appl. Phys. Lett. 88, 202102 (2009).

[5] S. Seo, M. J. Lee, D. H. Seo, E. J. Jeoung and I. K.

Yoo et al., Appl. Phys. Lett. 85, 5655 (2004).

[6] M. D. Irwin, D. B. Buchholz, A. W. Hains, R. P. H.

Chang and T. J. Marks, PNAS. 105, 2783 (2008).

[7] D. S. Kim, S. J. Park, E. L. Jeong, H. K. Lee and S. Y. Choi, Thin Solid Films 515, 5103 (2007).

[8] Y. R. Park and K. J. Kim, J. Cryst. Growth 258, 380 (2003).

[9] U. S. Joshi, Y. Matsumoto, K. Itaka, M. Sumiya and H. Koinuma, Appl. Surf. Sci. 252, 2524 (2006).

[10] H. L. Chen, Y. M. Lu and W. S. Hwang, Thin Solid Films 498, 266 (2006).

[11] X. Wang, Y. Li, G. Wang, R. Xiang and D. Jiang et al., Physica B 404, 2058 (2009).

[12] D. L. Wood and J. Tauc, Phys. Rev. B 5, 3144

(1972).