1598005400-e4d976f05e65a6df0c91dae52ce6f965 (811206), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Легирование пленок фтором приводит к появлению преимущественной ори- ю 1 ентации зерен относительно <112) и <121) при низкой б о" ~ Б концентрации примеси и отно- 10». сительно < 121 > при высокой концентрации фтора [219, 220]. Для пленок, получаемых ионным распылением при повы- 'о гв 4о во во ва ШЕННОМ СОДЕржаНИИ КИСЛО- Отнтсяеяяяная дОля в»таят Г % рода, характерна преимущественная ориентация зерен отно- Рис. З.ЗО. Зависимости удельного сительно <11О), в то время сопротивлении р, подвижности р и как прн пониженном давлении "оннеитРании а носителей от содеР- жанни примеси в пленках ЯпО», кислорода — относительно легированных БЬ (а) и р (б) [219, <1О1) [206]. В пленках ЯпОго 22О).
осаждаемых методом реактивного ионного распыления, обнаружена фаза, состоящая из ЬНО, наличие которой, как установлено, зависит от ряда параметров процесса осаждения [206], в частности от парциального давления кислорода при распылении [205]. 3.3.2.2 Электрические свойства Подвижность носителей в пленках 6ИОг ниже, чем в массивных образцах, и ее значения при концентрации носителей 10'в...10г' см-' и удельном сопротивлении 0,1...4 10-4 Ом ° ем изменяются в пределах 10...50 смгг'(В с). Рассеяние носителей на границах зерен является основным процессом, ограничивающим их подвижность [219 †2, 223].
Удельное сопротивление пленок 3НОг, легированных фтором, ниже, чем пленок, легиро- Глава 3 198 ванных сурьмой [219, 220, 239), Различная форма зависимости подвижности носителей от концентрации примеси в пленках, легированных сурьмой н фтором (см. рис, 3.30), вызвана изменением характера рассеяния на границах зерен [219, 220). Отжиг этих пленок в вакууме или в атмосфере водорода понижает их удельное сопротивление, а отжиг на воздухе приводит к его увеличению [240). Эффект, получаемый в результате отжига, обусловлен хемосорбцией или десорбцией кислорода, происходящими главным образом в области границ зерен [240). 3.3,2.3 Оптические свойства В легированных пленках ЯпОв при изменении концентрации носителей от 10'в до 4,6.10'с см — ' наблюдается значительный сдвиг Бурштейна — Мосса (с 3,97 эВ до 4,63 эВ). Оптические свойства пленок вблизи плазменной частоты, лежащей в инфракрасной области, могут быть интерпретированы в рамках теории Друде.
Эффективная масса носителей, определяемая по результатам измерений спектрального положения плазменной частоты, изменяется от 0,1тп, до 0,3т„ а характер ее зависимости от концентрации носителей свидетельствует о непараболичности зоны проводимости [219 †2, 223). В заключение следует отметить, что пленки ЯпОв обладают высокой стабильностью, сильной адгезией (при осаждении на стекло, кварц и подложки из других материалов), а также устойчивостью к воздействию влаги и кислот. 3.3.3 Оксид индия (1пвОв) 3.3.3.1 Структурные свойства Пленки 1пзОз и 1ТО (смеси оксидов индия и олова), аналогично массивным кристаллам, имеют объемноцентрированную кристаллическую решетку и состоят из зерен с преимущественной ориентацией относительно направления < 111 > нли < 100) [201, 208, 222, 224).
При получении пленок методом ионного распыления в тлеющем разряде на постоянном токе на направление ориентации зерен существенное влияние оказывают такие параметры процесса осаждения, как температура подложки, скорость распыления и парциальное давление кислорода [213]. Имеются противоречивые данные о наличии в этих пленках фазы, которая представляет собой химическое соединение Яп, В пленках, нанесенных методом ионного распыления, Боушел и др. [241] обнаружили ЯпвОи тогда как в пленках, полученных посредством пульверизации с последующим пнролизом, выявлена фаза ЯпОв при концентрации Бп выше 60...80 /а [224]. Однако Мэнифейсер и др.
[222] не наблюдали фазы, состоящей из соединения Бп. 199 Физические свойства тонких пленок 3.3.3.2 Электрические свойства Удельное сопротивление, концентрация носителей и их подвижность в пленках !пзОз обычно равны 2 ° 10 4...10 ' Ом ° см, 10'в...2.10" см — ' и 15...70 см'!(В с) соответственно. Для пленок, осаждаемых методом пульверизации с последуюшим пиролизом, оптимальное атомное содержание Зп, обеспечивающее высокие значения удельной проводимости и оптического коэффициента пропускания, составляет -10 чав. При более высоком содержании Зп удельная проводимость уменьшается [224] вследствие образования в пленках 1пзОв кластеров (ЗпОз)в. Детальных исследований механизма проводимости в пленках 1пзОз ие проводилось. Преобладающим механизмом рассеяния носителей в невырожденных пленках, получаемых реактивным ионным распылением [242], вероятно, является рассеяние на границах зерен.
Рядом авторов [208, 214, 243, 244] приведены данные по влиянию отжнга в различной атмосфере на удельное сопротивление пленок, осаждаемых с помощью ионного распыления. Наблюдаемые изменения этой величины могут быть связаны с укрупнением зерен [208], диффузией кислорода внутрь пленки или его экзодиффузией [214], а также с изменением свойств границ зерен [243].
Легирование пленок 1п,Оз кадмием обеспечивает низкое удельное сопротивление (-3,3 10-4 Ом см) при концентрации носителей -3 !О" см — з и их подвижности, приблизительно равной 6 смз((В. с) [245]. Очень высокие значения подвижности носителей получены пои легнрованин пленок титаном (!в=120 смз( (В с), и=!Овв см- ) и цирконием (!в=170 смв/(В с), п=8Х Х10" см '). 3.3.3.3 Оптические свойства 1пвОз имеет «непрямую» запрещенную зону шириной 2,6 эВ [246], а разрешенные прямые оптические переходы, согласно данным разных авторов [214, 242, 244, 246, 247], соответствуют энергиям 3,6...3,85 эВ.
При изменении концентрации носителей и величина сдвига Бурштейна — Мосса меняется пропорционально иттз, что свидетельствует о параболичности зоны проводимости [2!4, 224, 247]. Значения эффективной массы носителей, определенные исходя нз величины этого сдвига, лежат в пределах от 0,25тп, до 0,45пт, [214, 224, 242, 247], причем расчетные значения приведенной массы всегда больше эффективной массы электронов, что возможно при отрицательной кривизне валентной зоны [214, 224, 247].
Пленки 1пвОз легко травятся кислотами. Глава 3 3.3.4 Станнат кадмия (Сов5п04) 3.3.44 Структурные свойства 200 Сбв8п04 — единственный проводящий оксид, который имеет различную кристаллическую структуру при получении его в виде пленок (кубическая решетка шпинели) и в виде массивных образцов (орторомбическая решетка).
Хаак [210, 249] установил, что пленки станната кадмия, осаждаемые с помощью высокочастотного ионного распыления, обычно представляют собой многофазные системы, состоящие из СЙО, С05пОв и СбвЯпОо Для получения пленок, содержащих единственную фазу— Сбв8п04, после их нанесения проводят отжиг в атмосфере Аг и СдЯ. 3.3.4.2 Электрические свойства Концентрация и подвижность носителей в пленках станната кадмия составляют 10'т...10" см-' и 8...73 смЧ(В с) соответственно [210, 212, 248]. Отожженные однофазные пленки, осаждаемые методом ионного распыления, отличаются высокой концентрацией носителей ( >10'в см ').
Мията и др. [212], регулируя параметры процесса ионного распыления, получали (без последующего отжига) пленки с низким удельным сопротивлением, достигающим 5 10-4 Ом см. 3.3.4.3 Оптические свойства В аморфных пленках, создаваемых методом ионного распыления, обнаружено увеличение ширины запрещенной зоны с 2,06 до 2,85 эВ при повышении концентрации носителей от 1,!Х Х 1О'т до 1,2 ° 10'в см-з.
Это изменение ширины запрещенной зоны связано с влиянием сдвига Бурштейна — Мосса [248]. Рассчитанная по результатам оптических измерений эффективная масса носителей, приблизительно равная 0,04п1с, зависит от их концентрации. Однако приведенные выше данные поставлены Хааком под сомнение, поскольку изучавшиеся пленки представляли собой многофазные системы. 3.3.5 Оксид цинка (ЕпО) 3.3.5.! Структурные свойства Тонкие высокопроводящие пленки УпО получены недавно [218, 223, 250, 25Ц, и объем экспериментальных исследований по их изучению ограничен.
Подробный анализ структурных, электрических и оптических свойств пленок, осаждаемых методом пульверизации с последующим пиролизом, выполнен Арано- го! Физические свойства тонких пленок вичем и др, [218]. Эти пленки имеют структуру вюртцита с осью с, перпендикулярной плоскости подложки. Пленки ХпО, полученные посредством пульверизации с последующим пиролизом и легированные индием, состоят из разориентированных кристаллитов размером 20...40 нм [269]. Пленки, осаждаемые химическим методом из паров металлорганических соединения [270] на подложки, нагретые более чем до 250 'С,— поликристалличны, а зерна размером -10 нм имеют столбчатую форму.
Ось с зерен ориентирована перпендикулярно плоскости подложки, и их размер (5...20 нм) увеличивается при повышении температуры подложки. Сообщалось также [271] о получении пленок ХпО с помощью высокочастотного реактивного магнетронного распыления. 3.3.5.2 Электрические свойства На электрические свойства пленок, получаемых методом пульверизации с последующим пиролизом, значительное влияние оказывают температура подложки и скорость распыляю- щего потока воздуха. Непосредственно после осаждения пленки имеют высокое удельное сопротивление ( - !О' Ом см), которое уменьшается примерно до 10-' Ом см в результате отжига в вакууме [223] или в водороде [218].
Это снижение удельного сопротивления связано в основном с изменением подвижности носителей [223]. Анализ температурной зависимости термоэ.д.с. свидетельствует о преобладающем влиянии механизма рассеяния носителей на ионизированных примесях [218]. При наличии освещения проводимость пленок возрастает в 100 раз, т. е. в пленках фоторезистивный эффект выражен слабее, чем в массивных образцах. Характер процесса переноса носителей при воздействии излучения претерпевает глубокие изменения после отжига пленок, вероятно, под влиянием кислорода, хемосорбированного на поверхности пленки и в области границ зерен. В одной из последних работ [269] сообщается о получении посредством пульверизации с последующим пиролизом пленок ЕпО большой площади, имеющих низкое удельное сопротивление ( — 8 ° 10 — 4 Ом ° см) и высокую концентрацию электронов (-5 10зв см — в) при их подвижности -15 см9(В с).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
