ВЛИЯНИЕ ЭНЕРГИИ ФАКЕЛА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛЕНОК SNO 2:SB ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ БЕЗКАПЕЛЬНОГО МЕТОДА ИЛО
(Стр. 62-67)

Подробнее об авторах
Паршина Любовь Сергеевна научный сотрудник лаборатории наноструктур и тонких пленок, кандидат физико-математических наук. Новодворский Олег Алексеевич заведующий лаборатории наноструктур и тонких пленок, доктор физико-математических наук. Храмова Ольга Дмитриевна старший научный сотрудник, кандидат химических наук. Петухов Илья Андреевич аспирант Факультета наук о материалах Лотин Андрей Анатольевич научный сотрудник лаборатории наноструктур и тонких пленок, кандидат физико-математических наук Михалевский Владимир Александрович аспирант Шорохова Анна Владимировна младший научный сотрудник лаборатории наноструктур и тонких пленок
Чтобы читать текст статьи, пожалуйста, зарегистрируйтесь или войдите в систему
Аннотация:
Задача: Пленки прозрачных проводящих оксидов широко используются в качестве прозрачных высокопроводящих тонкопленочных материалов для применения в различных областях, таких как солнечные элементы [1], газовые сенсоры [2], оптоэлектронные устройства, высокотемпературные зеркала [3] и плоско-панельные дисплеи. Пленки оксида олова, легированные сурьмой, обладают более высокой термической и химической стабильностью по сравнению с пленками оксида индия, легированными оловом, а также механической прочностью, что позволяет им выдерживать воздействия окружающей среды, при которых работают солнечные элементы. Разработка новых оптоэлектронных приборов на гибких подложках, а также устройств органической электроники выдвигает повышенные требования к качеству и условиям синтеза таких соединений: необходимо обеспечить получение высокого коэффициента пропускания в видимой области спектра и низкого удельного сопротивления при температурах подложки не более 150°С в процессе получения. Целью настоящей работы было получение методом импульсного лазерного осаждения (ИЛО) в бескапельном режиме на подложках из кварцевого стекла тонких пленок SnO 2:Sb, при различных условиях осаждения без последующего отжига и исследование структурных, электрических и оптических свойств полученных тонких пленок SnO 2:Sb. Методология: Метод ИЛО обладает определенными преимуществами по сравнению с другими методами получения тонких многокомпонентных оксидных пленок. Состав пленок, выращенных методом ИЛО, благодаря неравновесным условиям осаждения, полностью воспроизводит состав компонентов мишени. Пленки, полученные методом ИЛО, кристаллизуются при более низких температурах подложки по сравнению с другими физическими методами парового осаждения благодаря высоким кинетическим энергиям (> 1 эВ) ионизированных инжектированных частиц в создаваемой лазерной плазме. Возможность управления энергетическим спектром факела позволила исследовать особенности роста и управления свойствами выращиваемых пленок. Результаты: На подложках кварцевого стекла без последующего отжига получены тонкие пленки SnO 2:Sb методом импульсного лазерного осаждения со скоростной сепарацией частиц при различных условиях осаждения в диапазоне плотности энергии на мишени от 3,4 Дж • см -2 до 6,8 Дж • см -2. Минимум удельного сопротивления 1,2 • 10 -3 Ом см получен при плотности энергии 4,6 Дж • см -2, температуре подложки 300 ºС и давлении кислорода 20 мТорр и концентрации сурьмы в пленке 2 ат.%. Средний коэффициент пропускания в видимой области спектра таких пленок составил 85 %, а оптическая ширина запрещенной зоны 5,3 эВ. Шероховатость пленок не превышала 30 нм. Обсуждение результатов: Получены тонкие пленки SnO 2:Sb методом импульсного лазерного осаждения в бескапельном режиме на подложках из кварцевого стекла без последующего отжига. Исследованы структурные, электрические и оптические свойства пленок, полученных при различных условиях осаждения. Установлено, что плотность энергии на мишени и уровень легирования пленок SnO 2 сурьмой влияют на их пропускание и проводимость. Определены оптимальные условия получения пленок бескапельным методом ИЛО с точки зрения высокой прозрачности в видимой области спектра и хорошей проводимости. Установлено влияние уровня легирования на характеристики пленок (проводимость, прозрачность, фазовый состав и морфологию пленок). Определены оптимальные условия получения пленок SnO 2:Sb с точки зрения высокой проводимости и прозрачности в видимой области спектра при максимально низкой температуре подложки, что очень важно для напыления таких пленок на гибкие органические подложки. Практическое значение: Использование метода импульсного лазерного осаждения (ИЛО) обеспечивающего увеличение энергии частиц в плазменном факеле при синтезе тонких пленок, позволит наносить эти материалы на гибкие полимерные органические подложки благодаря существенному снижению температуры кристаллизации пленок. Получен и исследован новый материал для прозрачных электродов и p-n-переходов на их основе, который необходим для разработки оптоэлектронных приборов
Образец цитирования:
Паршина Л.С., Новодворский О.А., Храмова О.Д., Петухов И.А., Лотин А.А., Михалевский В.А., Шорохова А.В., (2014), ВЛИЯНИЕ ЭНЕРГИИ ФАКЕЛА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛЕНОК SNO 2:SB ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ БЕЗКАПЕЛЬНОГО МЕТОДА ИЛО. Computational nanotechnology, 1: 62-67.
Список литературы:
Goetzberger A. and Hebling C. // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2000. V. 62. P. 1.
Nelli P., Faglia G., Sverbeglieri G. et. al. // Thin Solid Films. 2000. V. 371. P. 249.
Frank G., Kaur E., and Kostlin H. // Sol. Energy Mater. 1983. V. 8. P. 387.
Зуев Д.А., Лотин А.А., Новодворский О.А. и др. // ФТП. 2012. Т. 46. № 3. С. 425.
Kima H. and Pique A. // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 84. №2. P. 218.
Elangovan E., Shivashankar S.A., and Ramamurthi K. // J. Cryst. Growth. 2005. V. 276. P. 215.
Arias A.C., Roman L.S., Kugler T. et. al. // Thin Solid Films. 2000. V. 371. P. 29.
Varghese O.K. and Malhotra L.K. // J. Appl. Phys. 2000. V. 87. P. 7457.
Stjerna B., Olsson E. and Granqvist C.G. // J. Appl. Phys. 1994. V. 76. P. 3797.
Лотин А.А., Новодворский О.А., Хайдуков Е.В и др. // ФТП. 2010. Т. 44. № 2. С. 260.
Chrisey D.B. and Hubler G.K. Pulsed laser deposition of thin films. New York: John Wiley and Sons, 1994.
Новодворский О.А., Лотин А.А., Хайдуков Е.В. // Устройство для лазерно-плазменного напыления. Патент РФ на полезную модель. № 89906. Бюллетень № 35. Опубл. 20.12.2009.
Петухов И.А., Паршина Л.С., Зуев Д.А. и др. // Неорганические материалы. 2013. Т. 49. № 11. С. 1211.
Tauc J., Grigorovici R., and Vancu A. // Phys. Status Solidi. 1966. V. 15. P. 627.
Assia S., Ratiba O., Mahdi M.E. et. al. // International Journal of Chemical and Biological Engineering. 2009. V. 2:1. P. 48.
Ключевые слова:
прозрачные проводящие пленки, бескапельное импульсное лазерное осаждение, энергия частиц факела.