Электронно-энергетическое строение и субструктура нанослоев SnOx

• Автор: Чувенкова, Ольга Александровна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 112 с. : ил.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Свойства плёнок оксида олова и методы их получения

1.1.1. Фазовый состав и структура плёнок

1.1.2. Оптические свойства

1.1.3. Атомное и электронное строение. Известные механизмы сенсорных свойств Sn02

1.2. Выводы. Цель и задачи

Глава 2. Методы получения и исследования нанослоёв SnOx

2.1. Получение нелегированных и легированных нанослоёв SnOx

2.2. Электронная просвечивающая микроскопия (ПЭМ)

2.3. Методика дифрактометрических исследований

2.4. Методика оптических исследований

2.5. Методика спектроскопии ближней тонкой структуры края рентгеновского поглощения XANES (X-ray absorption near edge structure)
2.6. Методика рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии XPS (X-ray photoelectron spectroscopy)
Глава 3. Субструктура, фазовый состав и оптические свойства нанослоёв
оксидов олова
3.1. Фазовый состав и субструктура
3.1.1. Данные ПЭМ
3.1.2. Дифрактометрические исследования
3.2. Оптические спектры
3.3. Выводы
Глава 4. Электронное строение плёнок оксидов олова
4.1. Электронно-энергетические спектры ХАКЕБ
4.2. Рентгеновские фотоэлектронные спектры (ХРБ) нелегированных нанослоёв оксидов олова
4.3. Рентгеновские фотоэлектронные спектры (ХРБ) легированных нанослоёв оксидов олова
4.4. Модель зонной структуры и оптические свойства нанослоёв
8пОх
4.5. Выводы
Основные результаты и выводы
Список литературы

Актуальность работы:
В настоящее время плёнки оксидов олова широко применяются в различных областях техники, например, в прозрачных проводящих электродах, солнечных батареях, но особый интерес представляют чувствительные слои для газовых датчиков на их основе. Электрические и оптические свойства слоев БпОх сильно зависят от стехиометрического состава, микроструктуры, кислородных вакансий, фазового состава и концентрации допантов, которые в свою очередь определяются методом получения плёнок. На настоящий момент известно большое количество исследований свойств оксидов олова, однако, большинство из них относится к пленкам, полученных химическими методами, либо пленкам, полученным методами реактивного распыления или испарения. Исследуемые слои, как правило, имеют толщины субмикронного размера. Уменьшение размеров активных элементов сенсоров на основе оксидов олова до нанометровых существенным образом изменяет их свойства, повышая чувствительность к газам. Кроме того, известно, что добавление каталитических металлов таких, как палладий, платина или серебро существенно улучшает газочувствительные свойства этих структур.
Из вышесказанного можно заключить, что пленки оксидов олова, а особенно нанослои 8пОх, представляют собой перспективный объект для исследований с точки зрения создания резистивных газовых сенсоров. Структура и свойства нанослоев оксидов олова находятся в сильной зависимости от способа их получения. Поэтому создание воспроизводимой технологии получения активного материала сенсора, обладающего заданными, хорошо изученными свойствами, является перспективным. Таким образом, комплексное изучение нанослоев 8пОх различными методами, позволяющими получить данные как о структуре и субструктуре нанослоев, так и об их фазовом составе и оптических свойствах, взаимосвязи

Закон Ламберта-Бугера справедлив только для монохроматического излучения, перпендикулярно падающего к поверхности исследуемого вещества и не испытывающего отражение.
Приемник излучения, преобразующий световой поток в электрический сигнал, и электронная регистрирующая система спектрофотометра позволяют вести отсчет относительной интенсивности светового излучения .Г(Д При условии линейности люкскамерной характеристики фотоэлемента:
VI = У1 (П)
10, - ток в цепи фотоэлемента.
Оптические характеристики материала зависят от значения его ширины запрещенной зоны и ее структуры, следовательно, зная эти характеристики и вид зависимости, можно определить ширину запрещенной зоны Её. Известно, что в прямозонных полупроводниках коэффициент поглощения зависит от значения ширины запрещенной зоны как
а2»(1ю - Её) (12).
В случае непрямых переходов имеем зависимость:
аш = Г(Е8) (13).
Ширина запрещенной зоны пленочных образцов и ее структура могут отличаться от этих же характеристик массивных образцов из-за влияния поверхности. Однако неравномерность пленок по толщине позволяет исключить влияние интерференции света на пленке и, следовательно, получить четкий край фундаментального поглощения. Кроме того, конструкция спектрофотометра позволяет усреднять значение пропускания по площади. Площадь светового пучка в нем достаточно велика для того, чтобы в исследуемую область попадали одновременно участки пленки различной толщины, при этом прибор фиксирует интегральную величину пропускания. Экстраполируя прямолинейный участок зависимости ас! = ДЬо) до пересечения с осью абсцисс, получаем значение энергии, соответствующее оптической ширине запрещенной зоны для каждого исследуемого образца.