Получение высокоориентированных высокоомных пленок оксида цинка и их некоторые свойства

• Автор: Темиров, Алибулат Темирбекович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 139 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1 Общая характеристика оксида цинка

1.2 Пьезоэлектрические свойства гпО

1.3 Методы получения ориентированных пленок 2пО

1.4 Зависимость структуры и свойств пленок 2п0, от условий получения

1.5 Постановка задачи

ГЛАВА II. Методика эксперимента

2.1 Техника получения пленок ZnO магнетронным методом.

2.2 Подготовка подложек и изготовления мишеней ZnO
2.3 Методика определения ориентации и совершенства,
структуры пленок ZnO
2.4 Измерение электрических параметров образцов
ГЛАВА III. Получение пленок ZnO на аморфных и монокри-
сталлических подложках
3.1 Зависимость совершенства структуры пленок ZnO
от положения подложки в магнетронной системе
3.2 Влияние температуры подложки, скорости роста, давления в системе на совершенство структуры пленок 2пО
3.3 Микроструктура пленок 2п
3.4 Механизм формирования высокоориентированной пленки на аморфной поверхности
3.5 Влияние условий легирования на структуру пленок

3.6 Возможность получения гетероэпитаксиальных пленок
ZnO методом ионного распыления
3.7 Выводы
ГЛАВА IV. Электрические и акустические свойства пленок ZnO.
4.1 Зависимость удельного сопротивления пленок 2п0 от условий получения
4.2 Акустические свойства пьезопреобразователей на основе пленок оксида цинка
4.3 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Введение
Актуальность темы. В современной электронной технике важное место занимают элементы и устройства, в которых оптические, акустические и полупроводниковые свойства сочетаются в единое целое, образуя модуль обработки сигналов сложной природы. Практическое использование этих устройств основано на использовании отдельных свойствах или некоторой их совокупности, присущих материалам функциональной электроники. К таким материалам без сомнения относится и оксид цинка, обладающий уникальным сочетанием электрических, оптических, пиро- и пьезоэлектрических, адсорбционных и других свойств. Благодаря им он перспективен в использовании в целях постановки фундаментальных исследований в области физики твердого тела, его поверхности, изготовления датчиков физических величин различного назначения и элементов современной электроники.
Данные и многие другие перспективы применения 2пО в виде кристаллов, ориентированных слоев и пленок стали стимулом постановки исследований по разработке методов получения его образцов. В этих целях предложены были методы: ионного распыления (диодная, триодная, магне-тронная), разложения металлосодержащих соединений, осуществления транспортных реакций, окисления содержащих цинк полупроводников в соответствующих средах и др.
Изучение свойств образцов, полученных всеми до сих пор известными методами, не способствовало существенному расширению областей и объемов применения ZnO. Кроме того, на этой основе нельзя дать ответ на вопрос: почему высокоориентированные пленки ZnO, обладающие достаточно большим удельным сопротивлением не обладают фоточувствительностью и они не могут быть применены для изготовления эффективных пьезопреобразователей?
Ответ на данный и многие вопросы могут быть найдены, если кристаллизацию ZnO осуществить с учетом анизотропии его внутрикристал-лического поля. Систематическое исследование зависимости совершенства структуры, электрических и акустических свойств пленок ZnO, полученных при наличии активного воздействия на растущий слой, а также введении в их состав известной природы примеси, является актуальной научно-технической проблемой. Мерой воздействия на растущую поверхность в

рис. 1.8 (кривая 2). Если подложки перемещаются параллельно мишени, то непонятно, о каком изменении степени направленности потока частиц имеют в виду авторы данной работы.
Отсутствует единое мнение исследователей относительно влияния парциального давления кислорода и общего давления в системе на структуру пленок получаемых ионным распылением. Во многих случаях процесс распыления проводят в газовой смеси аргон - кислород.
При распылении диэлектрической мишени из оксида цинка в атмосфере аргона на подложку осаждаются пленки с мелкими разориентированными кристаллитами [29]. Добавка кислорода к аргону ведет к появлению сначала смешанной ориентации (30% кислорода), а затем и текстуры (0001) ЪпО с крупными кристаллитами (60%). Рекомендуемый разными авторами диапазон давлений кислорода обычно превышает значения, необходимые для поддержания стехиометрии образующегося соединения.
В работе [53], приведены рентгеноструктурные исследования пленок 7пО, полученных методом высокочастотного магнетронного распыления керамической мишени 7п0. Установлено, что интенсивность пика (0002) 2пО увеличивается с увеличением мощности разряда и достигает максимального значения при общем давлении в системе р = 1 Па и парциальном давлении кислорода р0 = 0,01 Па. Такие изменения в структуре пленки авторы связывают с изменением кинетической энергии распыляемых частиц.
При низких значениях р и р0 пленки получались нестехиометрическими. Дефицит кислорода приводит к росту неоднородных пленок со множеством кристаллических несовершенств. Для высоких значений р и р0 и низких мощностях разряда кинетическая энергия распыляемых частиц уменьшается. В этом случае уменьшается подвижность адатомов на поверхности, и связанное с этим уменьшение поверхностной диффузии адатомов приводит к формированию несовершенных пленок.
Исследования, проведенные в [54] показали, что один из решающих факторов, влияющих на качество пленок, является содержание кислорода в