Оптические и электрофизические свойства тонких нанострктурных пленок Sn-O-In, полученных методом высокочастотного магнетронного распыления

• Автор: Воронов, Павел Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ .

ГЛАВА I. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПЛЕНКИ ОКИСЛОВ МЕТАЛЛОВ ПРИМЕНЕНИЕ, СВОЙСТВА, ПОЛУЧЕНИЕ.

1.1 Области применения полупроводниковых пленок окислов металлов. Выбор материалов

1.1.1 Полупроводниковые газовые сенсоры резистивного типа

1.1.2 Механизм сенсорной чувствительности полупроводниковых оксидов.

1.1.3 3п как материал для газовых сенсоров

1.1.4 Прозрачные проводящие покрытия

1.2 Кристаллическая структура пленок БпСЬ и 1пз.

1.3 Электрические и оптические свойства плнок 8п и 1пз.

1.3.1 Точечные дефекты и концентрация свободных электронов в полупроводниковых окисных слоях
1.3.2 Механизмы рассеяния элекгронов проводимости.
1.3.3 Оптические свойства .
1.4 Влияние морфологии поверхности пленок на их газовую чувствительность
1.5 Методы синтеза наноструктурных оксидных систем
1.6 Особенности наноструктурных систем
1.6.1 Размерный эффект
1.6.2 Влияние поверхности.
1.6.3 Особенности исследования.
1.7 Выводы по главе 1.
Глава И. СИНТЕЗ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЛЕНОК 8пх1п3,х
2.1 Материалы.
2.2 Подготовка подложек.
2.3 Физические основы процесса ВЧмагнетронного распыления
2.4 Измерения толщины пленок
2.5 Спектроскопия поглощения видимого излучения для определения ширины запрещенной зоны тонкопленочных материалов.
2.6 Просвечивающая ИКспсктрометрия.
2.7 Измерение поверхностного сопротивления пленок.
2.8 Определение зависимостей электрических параметров пленок, с помощью эффекта Холла.
2.9 Методика исследования газовой чувствительности пленок.
2. Сканирующая зондовая микроскопия.
2. Рентгенография.
2. Выводы по главе II.
Глава III. СТРУКТУРА, МОРФОЛОГИЯ ПОВЕРХНОСТИ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛЕНОК 8п01п
3.1 Выбор геометрических параметров распыления
3.2 Анализ морфологии поверхности пленок по данным АСМ
3.3 Оптические свойства пленок 8п01п по данным спектроскопии видимого диапазона
3.4 Анализ атомнокристаллической структуры по данным рентгенографии
3.5 Анализ состава и структуры по данным просвечивающей ИКспектрометрии.
3.6 Выводы по главе III.
ГЛАВА IV. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ГАЗОВАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ТОНКИХ ПЛЕНОК ЭпОЛп.
4.1 Электрофизические свойства пленок 8п01п.
4.2 Газочувствительные свойства пленок 8п01п
4.3 Выводы по главе IV.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В основе работы любого металлооксидного газочувствительного материала лежит адсорбция молекул кислорода из воздуха на поверхностных состояниях нагретого до температуры 0-0 °С металлооксида с ‘образованием ионов Ог’, О', О“'. В результате возникающего эффекта поля электрическое сопротивление датчика увеличивается. При появлении в атмосфере восстанавливающих реагентов (СО, СН4 и т. Безусловно первым вопросом развития в данном направлении является повышение селективности чувствительных слоев, так как с одной стороны датчики реагируют на большое число восстанавливающих реагентов, что важно, но с другой стороны это затрудняет определение конкретного газа реагента. Одним из прогрессирующих направлений в повышении газовой чувствительности является легирование в количествах, значительно превышающих обычное легирование полупроводниковых материалов. Легирующие примеси для БпОг, улучшающие сенсорные свойства материала, обычно подразделяют на две группы: каталитические (П, Р<3, ки, Ш1) и электроактивные (1п, БЬ, Си, N1, Мп). Наиболее активно в настоящее время изучаются каталитические примеси. В связи с этим, как правило, стараются получить сенсоры * с минимальными размерами кристаллитов. В настоящее время существует весьма широкий набор технологий синтеза тонких нанокомпозитных металлооксидных пленок, в частности ВЧ-магнетронное распыление оксидных мишеней. Несмотря на то, что данный метод получения топких пленок стал применяться сравнительно давно, в настоящее время нет единого мнения о механизме образования пленок и влияния параметров получения на физические характеристики осажденных слоев. В связи с этим целью диссертационной работы являлось установление влияния технологических параметров синтеза методом ВЧ-магнетронного распыления пленок 8п-0-1п на их оптические и электрофизические свойства для применения в газовой сенсорике и оптоэлектронике. ВЧ-магнетронного распыления (мощность распыления, температура подложки) и расстояния до мишени (8п)х(1пз)1. Бп-О-Іп методом ВЧ-магнетронного распыления для применения в газовой сенсорике и оптоэлектронике. ВЧ-магнетронного распыления изготовлены тонкопленочные наноструктуры из мишеней состава (ЗпСЬМІгьОзЗі-х в интервале значений х=0-И, применительно к газовой сенсорике и оптоэлектронике; . ЗпСЬМІгьОзЗі-х (х=0-И) при ВЧ-магнетронном распылении на электрофизические и газочувствительные свойства пленок 8п-0-1п. ВЧ-магнетронного распыления, для получения пленок Sn-0-In обладающих максимальной газовой чувствительностью к парам этилового спирта 4+6 отн. Омхм, концентрацией носителей заряда Л^=9>< см' и холловской подвижностью //= см/(Вхс). ВЧ-магнетронного распыления и состава мишени (SnO2)x0n2O3)i. SnC>2)x(In3)i-x при х=1+0,9. Реализация результатов работы. Нанотехнологии и технологии материалов электронной техники» в рамках лабораторных занятий по специальности «Нанотехнологии в электронике» факультета электроники, нанотехнолгий и химической технологии ГОУ ВПО «СевКавГТУ». Апробация работы. По результатам исследований были сделаны доклады на научно-технических конференциях по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов Северо-Кавказского государственного технического университета (Ставрополь, , гг. Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (Кисловодск, , , г. Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, г. Научный потенциал студенчества - будущему России» (Ставрополь, г. Достоверность полученных результатов обусловлена непротиворечивостью и соответствием* полученных результатов современным научным представлениям и эмпирическим данным. Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в печатных работах, в том числе в 3 статьях и 9 тезисах докладов на международных, российских и региональных научно-технических конференциях и семинарах. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных результатов и выводов по работе. Содержит 4 страницы машинописного текста, включая 8 таблиц, рисунков и список литературы в количестве 4 наименований.