Тонкие In2O3, Fe-In2O3 и Fe3O4-ZnO пленки, полученные твердофазными реакциями : структурные, оптические, электрические и магнитные свойства

• Автор: Тамбасов, Игорь Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 116 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Прозрачные проводящие оксиды

1.1.1 Методы получения прозрачных проводящих оксидов

1.1.2 Структура и морфология 11

1.1.3 Электрические свойства ППО

1.1.4 Оптические свойства ППО

1.2 Прозрачные проводящие магнитные оксиды

1.2.1 Особенности структуры и морфологии ППМО

1.2.2 Магнитные свойства ППМО
1.3 Применения тонких ППО и ППМО пленок
1.4 Выводы по литературному обзору
2 НАУЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ СИНТЕЗА И ИССЛЕДОВАНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК
2.1 Технологическое оборудование для синтеза тонких пленок
2.2 Научное оборудование и методики для исследования морфологии и структурных свойств тонких пленок
2.3 Научное оборудование и методики для исследования электрических СВОЙСТВ ТОНКИХ ПЛЕНОК
2.4 Научное оборудование и методики для исследования оптических свойств тонких пленок
2.5 Научное оборудование и методики для исследования магнитных свойств тонких пленок
3 ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛЕНОК ОКСИДА ИНДИЯ ПОЛУЧЕННЫХ АВТОВОЛНОВЫМ ОКИСЛЕНИЕМ
3.1 Особенности метода автоволнового окисления для получения тонких
ПЛЕНОК ОКСИДА ИНДИЯ
3.2 Структура и морфология пленок оксида индия
3.3 Электрические свойства пленок оксида индия
3.4 Оптические свойства пленок оксида индия
3.5 Сравнительный анализ и предполагаемый механизм автоволнового окисления
4 ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ФОТОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ НА ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА 1п203 ТОНКИХ ПЛЕНОК
4.1 Температурная зависимость электрического сопротивления пленок оксида ИНДИЯ
4.2 Динамическое изменение сопротивления пленки оксида индия в зависимости от фотооблучения и температуры
4.3 Релаксация коэффициента пропускания и электрического сопротивления
ПЛЕНОК ОКСИДА ИНДИЯ ПОСЛЕ ФОТООБЛУЧЕНИЯ
4.4 Индуцированный при помощи УФ облучения переход металл -ПОЛУПРОВОДНИК В ТОНКИХ ПЛЕНКАХ оксида индия
5 КОМПОЗИТНЫЕ БЕ - 1п203 И Ге304 - гпО ТОНКИЕ ПЛЕНКИ, ПОЛУЧЕННЫЕ ТВЕРДОФАЗНЫМ СИНТЕЗОМ
5.1 Особенности синтеза тонких композитных Бе - Ш203 пленок
5.2 Структурные свойства тонких композитных Бе - Ш2Оэ пленок
5.3 Намагниченность и сопротивление при синтезе тонких композитных Бе -Ш203 пленок
5.4 Структурные свойства тонких композитных Бе304 - 2ыО пленок
5.5 Намагниченность тонких композитных Бе304 - гыО пленок
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА.

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. В настоящее время широко исследуются полупроводниковые прозрачные оксиды, такие как 1п203, ZnO, БпОг, СсЮ, Оа203, ТЮ2 и более сложные двойные и тройные оксиды. Это связанно с тем, что такие материалы обладают одновременно прозрачностью (~ 90 %) в видимом диапазоне и способностью проводить электрический ток. Представленные оксиды применяются при изготовлении тонких дисплеев, органических светоизлучающих диодов, солнечных батарей, тонкопленочных транзисторов, газовых сенсоров, космических аппаратов и т.д. Для увеличения проводимости эти оксиды обычно легируют атомами БЬ, 1п, Бп, Т1, Б, А1, Оа и т.д. На сегодняшний день одним из самых промышленно востребованным проводящим оксидом является 1п203 легированный атомами 8 и (1ТО).
В научной литературе достаточно хорошо освещен класс полупроводниковых прозрачных оксидов. Однако до сих пор остается нерешенным вопрос о природе электрической проводимости в таком классе материалов, что является предметом непрерывных теоретических и экспериментальных исследований.
В большинстве случаев проводящие оксиды используются в формате тонких пленок. Существует различные методы синтеза плёнок на основе 1п203, включающие: термическое вакуумное осаждение, магнетронное распыление, импульсно-лазерное осаждение, газофазное осаждение, послойное атомное осаждение, золь-гель метод и др. Также существуют методы вакуумного термического напыления чистого индия с последующим термическим окислением при атмосферном давлении. Однако эти методы требуют при осаждении нагрев подложки до 500°С или последующий отжиг осажденных пленок при температурах до 700°С. Представленные методы изготовления требуют дорогого технологического оборудования и не просты для промышленной реализации. В условиях развития оптоэлектроники, микроэлектроники и наноэлектроники на полимерных подложках и с применением полимерных материалов, которые чувствительны к высоким температурам обработки, появляются определенные технологические трудности при синтезе пленок оксида индия на термочувствительных подложках. Кроме этого, современное производство тонких пленок направленно на

температуры, при которой улучшается кристаллическая структура ППО. Кроме этого, термообработка проводится, когда необходимо перевести тонкие ППО пленки из аморфной структуры в поликристаллическую структуру. Например, в исследовательской работе [76] было показано, что при отжиге пленки при температуре ~ 523 К наступает кристаллизация аморфной структуры оксида индия легированного оловом с изменением электрических свойств. Термообработка кроме структурных изменений может активировать и дополнительные носители заряда от примесных атомов.
Существуют альтернативные методы обработки, которые сильно влияют на электрические свойства ППО. Фотонное облучение с энергией излучения сопоставимой с энергией ширины запрещенной зоны ППО является эффективным методом обработки для увеличения электрической проводимости [77, 78]. Однако эффект от такой обработки является обратимым с определенным временем релаксации, которое зависит от газовой среды и температуры ППО. Выдерживание тонких ППО пленок в кислородосодержащей среде приводит к уменьшению электрической проводимости. Данная обработка противоположна фотооблучению. Эффекты, связанные с изменением электрических свойств тонких ППО пленок в зависимости от фотооблучения и выдержки в кислородосодержащей среде, являются полезными для газосенсорных приложений [83, 84]. На рисунке 17 представлены зависимости электрической проводимости от фотооблучения и выдержки в кислородосодержащей среде для оксида индия и оксида цинка.
Рисунок 17. Динамическое изменение электрической проводимости в зависимости от фотооблучения и выдержки в кислородной среде: оксид индия (я) [85]; оксид цинка (б) [86].

0 50 100 150
Тіше (тіп)
0 20 40 60 30 100 120 140 160
Тітс(тіп)