Структура, оптичні і електричні властивості плівок оксиду цинку, виготовлених методом магнетронного розпилення - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукРобота виконана у Національному технічному університеті “Харківський політехнічний інститут” Міністерства освіти і науки України, м. Науковий керівник - доктор фізико-математичних наук, професор Бойко Борис Тимофійович, Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, завідуючий кафедрою фізичного матеріалознавства для електроніки та геліоенергетики. доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник. Захист відбудеться “_14_” листопада 2005 року о 16_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.245.01при Інституті електрофізики і радіаційних технологій НАН України, м.Це обумовлено тим, що багатьма дослідниками в лабораторних умовах отримані плівки оксиду цинку з високими значеннями коефіцієнту якості такими високотехнологічними методами, як реактивне і нереактивне магнетронне розпилення на постійному струмі, нереактивне високочастотне магнетронне розпилення. Робота виконувалася на кафедрі фізичного матеріалознавства для електроніки і геліоенергетики відповідно до 3 планових завдань науково-дослідного відділу Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”: “Розробити сонячні модулі на основі плівкових та гібридних фотоелектричних перетворювачів (ФЕП) з к.к.д. до 10% для використання їх в ролі відновлюваних джерел енергії“ (1994-1996 р., ДРН 0195U0014005), “Фізичні основи одержання металевих та напівпровідникових плівкових матеріалів для електроніки та геліоенергетики“ (1997-1999 р., ДРН 0197U001907), “Фізичні основи стабілізації оптичних і фотоелектричних властивостей та ефективності роботи фотоелектричних перетворювачів сонячної енергії на основі багатошарових композицій з напівпровідникових, діелектричних та металевих плівок“ (2000-2002 г., ДРН 0197U002009), а також в рамках 2 міжнародних проектів: “Highly Efficient Thin Film Solar Cells Based on Chalcogenide Semiconductors” (1997-1998, Contract INTAS-94-3998), ‘‘Preparation Chalcopyrite Thin Film and Solar Cells by Actived Deposition Method’’ (1997-1999, Contract INTAS - 96-0206) та двох особистих грантів: ”Preparation of transparent conductive layers ZNO:Al by magnetron sputtering on a direct current and investigation of their optical and electrical properties” (1999-2000, Contract INTAS - 96-0206), “Untersuchung der strukturellen, elektrischen und optischen Eigenschaften von polykristallinen ZNO:Al-Schichten.” (2001, Contract DAAD). При рішенні поставленої задачі було необхідно: Визначити вплив технологічних параметрів реактивного магнетронного розпилення при постійному струмі на фазовий склад і параметри кристалічної структури, оптичні й електричні властивості легованих плівок оксиду цинку. Визначити вплив технологічних параметрів високочастотного реактивного магнетронного розпилення на фазовий склад і параметри кристалічної структури, оптичні й електричні властивості легованих плівок оксиду цинку. плівка оксид цинк розпилення Для виділення фізичних-механізмів впливу власних крапкових дефектів, рівня мікродеформації, розміру області когерентного розсіювання, ступеню розсіювання текстури, виду і концентрації легуючої домішки на оптичні та електричні властивості плівок ZNO:In и ZNO:Al в роботі застосовувався наступний комплексний підхід - разом аналізувались оптичні, електричні властивості та параметри кристалічної структури легованих та нелегованих плівок оксиду цинку, отриманих в аналогічних технологічних режимах осадження.Проведений аналіз дозволив встановити, що при реактивному магнетронному розпиленні при постійному струмі критичними технологічними параметрами для одержання легованих шарів оксиду цинку з високими коефіцієнтами якості є температура осадження і швидкість подачі кисню. При нереактивному магнетронному розпиленні на постійному струмі оптичні й електричні властивості легованих шарів оксиду цинку визначаються температурою осадження. Концентрація (n) і рухливість (m) основних носіїв заряду в плівках визначалися методом е.р.с. Згідно з літературним даним, для того, щоб процес синтезу оксиду цинку лімітувався тільки лише швидкістю подачі кисню, температура осадження повинна складати 400ОС, при цьому питома потужність магнетрону (0.6 Вт/см2) і робочий тиск (4*10-4Па) повинні бути мінімально можливими для стійкої роботи магнетрону. Якщо співставити розміри іонів індію, цинку, алюмінію і розміри міжвузлів оксиду цинку, то стає ймовірним, що іони індію в міжвузлях будь-якого типу значно більше деформують кристалічну гратку оксиду цинку, ніж іони алюмінію.Визначенні фізичні механізми і закономірності впливу технологічних параметрів різних видів магнетронного розпилу на критерії якості легованих шарів оксиду цинку, що дозволило розробити фізичні основи оптимізації фізико-технологічних умов різних видів магнетронного розпилення для одержання легованих шарів оксиду цинку з високими коефіцієнтами якості.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ