Фотоиндуцированные и релаксационные процессы в пленках оксида титана

• Автор: Завьялов, Анатолий Владимирович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 116 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ПЛЕНОЧНЫЕ СТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ ОКСИДА ТИТАНА ПРИМЕНЕНИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Области применения пленочных оксидных структур

1.2. Физические свойства пленок ТЮ2.

1.3. Фотоиндуцированные процессы

1.3.1. Внутренний фотоэффект

1.3.2. Поверхностные фотоиндуцированные процессы

1.4. Релаксационные процессы

Выводы и постановка задач диссертационного исследования.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ФОТОИНДУЦИРОВАННЫХ

ПРОЦЕССОВ
2.1. Экспериментальные исследования.
2.1.1. Ширина энергетической щели пленки
2.1.2. Внутренний фотоэффект в.стационарных условиях
2.1.3. Кинетика внутреннего фотоэффекта
22. Кинетическая модель.
2.2.1. Влияние центров.захвата на генерацию носителей ..
2.2. Система кинетических уравнений.
2.2.3. Анализ системы кинетических уравнений.
2.2.4. Адекватность системы кинетических уравнений
Выводы.
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ
ФОТОИДУ ЦИРОВ АННЫХ ПРОЦЕССОВ
3.1. Кинетика супергидрофильности пленок ТЮ2
3.1.1. Методика эксперимента.
3.1.2. Результатыэксперимента
3.2. Фотокаталитические свойства
Выводы.
ГЛАВА 4. РЕЛАКСАЦИЯНЕРАВНОВЕСНОГО ЗАРЯДА.
4.1. Экспериментальное изучение релаксации инжектированного заряда
4.1.1. Экспериментальное оборудование.
4.1.2. Релаксция заряда
4.2. Модель релаксации поверхностного потенциала.
4.2.1. Постановка задачи.
4.2.2. Решение задачи
4.2.3. Вычисление поверхностного потенциала пленки.
4.3. Анализ модели.
4.4. Адекватность модели релаксации
Выводы.
ГЛАВА 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРАКТИЧЕСКОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.
5.1. Защитное покрытие фотопреобразователя.
5.2. Дифференциальный фотоприемник.
5.3. Метод определения параметров пленки.
5.3.1. Метод основанный, на измерении фототока
5.3.2. Метод основанный, на инжекции заряда.
5.3.3. Метод оперативного определения подвижности электронов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1 ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Скорость движения фронта зарядового пакета.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Универсальная функция времени д5.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Электрическое поле в пленке
ЛИТЕРАТУРА


Разработана кинетическая модель, описывающая изменение концентрации свободных электронов под действием У ФИ с учетом захвата на ловушки. Третья глава посвящена экспериментальному исследованию фотоката-литических и супергидрофильных свойств пленок ТЮ2, полученных методом реактивного магнетронного распыления. В четвертой главе приведены экспериментальные результаты по релаксации инжектированного заряда в пленках ТЮ2. Значительное внимание уделено модели релаксации неравновесного заряда, в которой наряду с объемными ловушками введены поверхностные ловушки. Разработанная модель использована для описания экспериментальных результатов. В пятой главе приводятся рекомендации по использованию результатов диссертационной работы. В частности, разработан принцип создания дифференциального фотоприемника для УФ-дозиметра. На основе исследований процесса релаксации неравновесного заряда разработан метод определения физических параметров диэлектрических пленок. Даны рекомендации по использованию пленки ТЮ2 для защиты поверхности фотопрсобразовате-лей. Все результаты диссертации по разработке и анализу моделей получены лично автором. В экспериментальных исследованиях принимали участие студенты под руководством автора. При циклической засветке скорость нарастания фототока в пленке ТЮ2 обратно пропорциональна концентрации свободных центров захвата. Кинетическая модель для свободных электронов при фотовозбуждении пленки, учитывающая моноэнергетические центры захвата, соответствует экспериментальным результатам, полученным при изучении внутреннего фотоэффекта в пленке ТЮ2. В пленках ТіОг, осажденных методом реактивного магнетронного распыления на постоянном токе, супергидрофильное состояние возникает через - минут засветки УФИ и релаксирует в темновом режиме примерно за двое суток. Скорость релаксации инжектированного заряда в аморфной пленке ТЮ2 обратно пропорциональна концентрации ловушек. Учет моноэнергетических объемных и поверхностных цен-тров захвата в диэлектрической пленке приводит к кинети-ческой модели релаксации инжектированного заряда, которая соответствует экспериментальным результатам, полученным при изучении пленок ТЮ2. Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой изложены научно обоснованные технические разработки, имеющие существенное значение для экономики страны. Основные положения и результаты диссертационной работы представлены на Международных и Всероссийских конференциях, а также на научно-технических семинарах. В том числе: 8-я и 9-я международные конференции «Пленки и покрытия» (г. Санкт-Петербург, , гг. Научно-технический семинар «Вакуумная техника и технология» (г. Санкт-Петербург, , гг. I Международная научной конференции «Наноструктурные материалы-: НАНО-» (г. Минск, г. XX Всеросс. Температуроустойчивые функциональные покрытия» (г. Санкт-Петербург, г. XI международная конференция «Физика диэлектриков «Диэлектрики - » (г. Санкт-Петербург, г. IV Всероссийская конференция «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных іраницах «ФАГРЛН-» (г. Воронеж, г. XV Международная научно-технической конференция «Высокие технологии в промышленности россии (Материалы и устройства функциональной электроники и микрофотоники)» (г. Москва г. XXII Международный симпозиум «Тонкие пленки в электронике» (г. Москва г. Современные информационные и электронные технологии» (г. Одесса г. Автор искренне благодарен всем своим коллегам, постоянное деловое общение с которыми в определило тематику научной работы автора и способствовало ее завершению в виде диссертации на соискание ученой степени кандидат технических наук. Особенно автор признателен профессору Барыбину Л. А. за помощь в выполнении теоретических исследований. Существенный вклад в экспериметальную работу автора внес инженер Комлев А. Е., изготавливая пленочные структуры. Выражаю благодарность аспирантке Шутовой Н. С. и студентам дипломного курса Рудашко О. П., Герасимову И. А., Михальчевскому А. О. и Гвозденко Н. Г., которые на разных этапах помогали мне в выполнении экспериментов.