Влияние плотности энергии на мишени на свойства пленок SnO-=SUB=-2-=/SUB=- : Sb при использовании скоростного сепаратора частиц

Abstract

Методом импульсного лазерного осаждения со скоростной сепарацией частиц на подложках кварцевого стекла без последующего отжига получены тонкие пленки SnO 2 : Sb при различных условиях осаждения в диапазоне плотности энергии на мишени от 3.4 до 6.8 Дж/см 2 . Исследованы их оптические, структурные и электрические свойства. Установлено, что плотность энергии на мишени влияет на проводимость и пропускание пленок SnO 2 : Sb. Определены оптимальные условия получения пленок бескапельным методом импульсного лазерного осаждения. Минимум удельного сопротивления 1.2 · 10 −3 Ом · см наблюдался при плотности энергии на мишени 4.6 Дж/см 2 , температуре подложки 300• C и давлении кислорода в вакуумной камере в процессе осаждения 20 мТорр. ВведениеПленки прозрачных проводящих оксидов широко ис-пользуются для применения в различных областях, та-ких как создание солнечных элементов [1], газовых сен-соров [2], оптоэлектронных устройств, высокотемпера-турных зеркал [3] и плоскопанельных дисплеев. Наибо-лее широко для этих целей используются пленки оксида индия, легированные оловом, благодаря их уникальным оптическим и электрическим свойствам [4]. Существен-ным недостатком таких пленок является высокая сто-имость. Пленки оксида олова, легированные сурьмой, обладают более высокой термической и химической стабильностью по сравнению с пленками оксида индия, легированными оловом, а также механической прочно-стью, что позволяет им выдерживать воздействия окру-жающей среды, при которых работают солнечные эле-менты [5]. SnO 2 является полупроводником n-типа про-водимости с шириной запрещенной зоны 3.6 эВ. Нелеги-рованные пленки диоксида олова обладают высоким ко-эффициентом пропускания в видимой области спектра, однако низкой электронной проводимостью. Увеличения электронной проводимости пленок SnO 2 можно добить-ся легированием различными примесями и применением постростового отжига. Пленки оксида олова, легирован-ные сурьмой, выращивают разными методами, такими как струйный пиролиз [6,7], химическое осаждение из газовой фазы [8,9], золь−гель метод [10], магнетрон-ное распыление [11], импульсное лазерное осаждение (ИЛО) [5] и др. Метод ИЛО обладает некоторыми преимуществами по сравнению с другими методами по-лучения многокомпонентных оксидных тонких пленок. Состав пленок, выращенных методом ИЛО, полностью воспроизводит состав компонентов мишени [12]. Пленки при получении их методом ИЛО кристаллизуются при более низких температурах подложки по сравнению с другими физическими методами парового осаждения благодаря высоким кинетическим энергиям (> 1 эВ) ионизованных инжектированных частиц в создаваемой лазерной плазме [13]. Кроме того, поверхность пленок прозрачных проводящих оксидов, выращенных методом ИЛО, может быть атомарно-гладкой [14]. Дальнейшее повышение качества пленок (гладкость и однородность) может быть достигнуто при обеспечении бескапельного режима осаждения с использованием механического се-паратора [15]. Механический сепаратор в процессе роста пленки пропускает на подложку быстро летящие атомы и ионы, но устраняет попадание к...