Влияние примеси кремния на структуру и физические свойства пленок Sn-Si-O

С.И. Рембеза, Н.Н. Кошелева, Е.С. Рембеза, Т.В. Свистова ORCID logo , А.А. Винокуров показать трудоустройства и электронную почту
Получена 03 июля 2020; Принята 06 октября 2020;
Цитирование: С.И. Рембеза, Н.Н. Кошелева, Е.С. Рембеза, Т.В. Свистова, А.А. Винокуров. Влияние примеси кремния на структуру и физические свойства пленок Sn-Si-O. Письма о материалах. 2020. Т.10. №4. С.469-474
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-4-469-474

Аннотация

Микроструктура пленки Sn-Si-O по данным HRTEM. Пленки диоксида олова с добавкой кремния (Sn-Si-O) получены методом ВЧ реактивного ионно-лучевого распыления составной металлической оловянной мишени в контролируемой атмосфере аргона и кислорода.Пленки диоксида олова с добавкой кремния (Sn-Si-O) изготавливались методом ВЧ реактивного ионно-лучевого распыления составной металлической оловянной мишени в контролируемой атмосфере Ar и О2. Использование мишени из металлического олова с неравномерно распределенными вставками кварца позволило изготовить в одном процессе распыления набор образцов с содержанием примеси кремния от 0.5 до 4 ат.%. Определен элементный состав образцов, выполнен фазовый анализ и установлена зависимость морфологии поверхности SnO2 от содержания примеси кремния. Показано, что увеличение концентрации Si в образцах Sn-Si-O приводит к уменьшению размеров зерен поликристаллов вплоть до величины порядка 5 нм, что подтверждено данными РФА, а также просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (HRTEM). Исследовано влияние примеси кремния в пленках SnO2 на оптические свойства пленок и ширину запрещенной зоны, а также на концентрацию и подвижность носителей зарядов. Пленки имеют высокий коэффициент прозрачности (более 70 %) в видимой области спектра. Порог пропускания света лежит в области 300 – 400 нм. При измерении газовой чувствительности легированных пленок SnO2 установлено влияние размеров зерен на газосенсорные свойства пленок и обнаружен размерный эффект, заключающийся в снижении температуры максимальной газовой чувствительности пленок при уменьшении размеров зерен и при возрастании отношения числа атомов на поверхности зерна к их числу в объеме. Легирование кремнием пленок SnO2 позволяет регулировать размеры зерен поликристаллов и улучшить метрологические параметры газосенсорных элементов на основе SnO2.

Ссылки (13)

1. S. I. Rembeza, E. S. Rembeza, T. V. Svistova, N. N. Kosheleva. Metal oxide films: synthesis, properties, application. Voronezh, VSU Publishing House (2018) 172 p. (in Russian) [С. И. Рембеза, Е. С. Рембеза, Т. В. Свистова, Н. Н. Кошелева. Металлооксидные пленки: синтез, свойства, применение. Воронеж, Издательский дом ВГУ (2018) 172 с.].
2. V. I. Kondrashkin, N. O. Rybakova, S. V. Raksha, A. A. Shamin, K. O. Nikolaev. Molodoj uchenyj. 93, 128 (2015). (in Russian) [В. И. Кондрашкин, Н. О. Рыбакова, С. В. Ракша, А. А. Шамин, К. О. Николаев. Молодой ученый. 93, 128 (2015).].
3. V. V. Kiseleva, V. P. Bondina. Intermatic-2015: thesis. doc. Int. scientific and technical conf. 4, 158 (2015). (in Russian) [В. В. Киселева, В. П. Бондина. Intermatic-2015: тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. 4, 158 (2015).].
4. J. F. Wager. Science. 300, 1245 (2003). Crossref
5. I. V. Babkina, O. V. Zhilova, Y. Y. Kalinin, V. A. Makagonov, O. I. Remizova, A. V. Sitnikov. Lett. Mater. 8 (2), 196 (2018). (in Russian) [И.В. Бабкина, О.В. Жилова, Ю.Е. Калинин, В.А. Макагонов, О.И. Ремизова, А.В. Ситников. Письма о материалах. 8 (2), 196 (2018).]. Crossref
6. V. I. Irkha. Scientific works of ONAS named after A. S. Popov. 2, 49 (2012). (in Russian) [В. И. Ирха. Научные труды ОНАС им. А. С. Попова. 2, 49 (2012).].
7. C. Xu, J. Tamaki, N. Miura, N. Yamazoe. Sensors and Actuators B: Chemical. 3 (2), 147 (1991). Crossref
8. S. I. Rembeza, R. E. Prosvetov, E. S. Rembeza, A. A. Vinokurov, V. A. Makagonov, B. L. Agapov. Lett. Mater. 9 (3), 288 (2019). (in Russian) [С. И. Рембеза, Р. Е. Просветов, Е. С. Рембеза, А. А. Винокуров, В. А. Макагонов, Б. Л. Агапов. Письма о материалах. 9 (3), 288 (2019).]. Crossref
9. J. Watson, K. Ihokura, G. S. V. Сoles. Measurement science and technology. 4 (7), 711 (1993). Crossref
10. V. M. Ievlev. Methods for the study of the atomic structure and substructure of materials. Voronezh, VSU (2008) 485 p. (in Russian) [В. М. Иевлев. Методы исследования атомной структуры и субструктуры материалов. Воронеж, ВГУ (2008) 485 с.].
11. G. V. Samsonov, A. L. Borisova. Physicochemical Properties of Oxides. Moscow, Metallurgy (1978) 472 p. (in Russian) [Г. Л. Самсонов, А. Л. Борисова. Физико-химические свойства окислов. Москва, Металлургия (1978) 472 с.].
12. S. I. Rembeza, E. S. Rembeza, B. M. Sinelnikov, N. I. Kargin. Physical methods for researching solid-state electronics materials. Stavropol, North-Caucasus State Technical University (2002) 432 p. (in Russian) [С. И. Рембеза, Е. С. Рембеза, Б. М. Синельников, Н. И. Каргин. Физические методы исследования материалов твердотельной электроники. Ставрополь: СевКавГТУ (2002) 432 с.].
13. S. A. Belousov, A. A. Nosov, T. G. Menshikova, S. I. Rembeza. The Bulletin of Voronezh State Technical University. 12 (2), 22 (2016). (in Russian) [С. А. Белоусов, А. А. Носов, Т. Г. Меньшикова, С. И. Рембеза. Вестник Воронежского государственного технического университета. 12 (2), 22 (2016).].

Другие статьи на эту тему