Электрические и оптические свойства пиролитических пленок окислов металлов
Научная новизна. В настоящей работе предложена оптимизация технологических режимов метода пиролиза паров металлоорганичес-ких соединений для получения прозрачных проводящих покрытий на основе пленок Inz03-Sn, сочетающих высокие проводимость и пропускание в видимом диапазоне с однородностью распределения толщины на поверхностях больших размеров. Оптимизация технологических режимов основана… Читать ещё >
Содержание
- Введение.Г
- ГЛАВА I. Полупроводниковые и диэлектрические пленки окислов металлов: получение, свойства, применение .U
- 1. 1. Методы получения и области применения прозрачных проводящих покрытий-(.ПОП)
- 1. 2. Кристаллическая структура окисных полупроводников
- 1. 3. Электрические и оптические свойства ППП. J
- 1. 3. 1. Точечные дефекты и концентрации квазисвободных электронов в полупроводниковых окислах
- 1. 3. 2. Механизмы рассеяния электронов проводимости
- 1. 3. 3. Оптические свойства ППП
- 1. Л. Диэлектрические пленки окислов металлов и их применение в микроэлектронике.. ., 26 1.5. Электрическое старение и пробой окисных диэлектриков
- 1. 5. 1. Тепловой пробой диэлектриков
- 1. 5. 2. Электрический пробой диэлектриков
- 1. 5. 3. Механизмы электрического старения диэлектриков
- ГЛАВА 2. Получение пленок окислов металлов методом пиролиза.4?
ГЛАВА 3. Физические свойства прозрачных проводящих пленокInz03: Sn 3.1. Электрические свойства ППП In^O^Sn... .59 Оптические свойства пленок X^^*'^. .. 6> 3.^.1. Методика определения спектральной зависимости коэффициента поглощения света. .6? 3. did,. Экспериментальное исследование механизмов поглощения света в пленкахХ^^'^я
3.^.3. Отражение и плазменный резонанс в пленках Inz03-Sn
3.3. Влияние химического состава и кристаллической структуры пленок Тяг^з'-^л на их электрофизические параметры
3.3.1. Кристаллическая структура пленок Тл2О^^гП") 3.3.Z. Химический состав пленок Ji2Oz:$n 7&
3.3.3. Механизм влияния послеростового отжига на электрофизические параметры ППП
Выводы.85*
ГЛАВА 4. Пиролитические окисные пленки диэлектриков... 8? 4.1. Влияние внешних факторов на электрическую прочность окисных пленок диэлектриков... 87 4.I.I. Объекты исследования и экспериментальная установка.
4.1.^. Результаты экспериментального исследования пробоя окисных пленок диэлектриков... .93 4.1.3. О возможном механизме пробоя окисных пленок диэлектриков.
-44.2. Спектральные и цветовые характеристики окисных пленок диэлектриков. WT
Выводы.Щ
ГЛАВА 5. Применение пиролигических пленок окислов металлов^?
Выводы.>
Список литературы
- Heilmeier G.H., Zanoni L.A., Barton L.A. Dynamic scattering in nematic liquid crystals. — Appl. Phys. Lett., 1968, v. 13, p. 46−47.
- Goodman L.A. Liquid crystal displays. J. Vac. Sci. Tech-nol. 1973, v. 10, p. 804−823.
- Burton L.O., Hench Т., Storti G., Haacke G. CdS-Cu2S solar cell fabricated on CdgSnO^ silica substrates. — J. Elect-rochem. Soc. 1976, v. 123, p. 1741−1744.
- DuBow J.В., Burk D.E., Sites J.R. Efficient photovoltaic heterojunction of indium tin oxide. Appl. Phys. Lett., 1976, v. 29, p. 494−496.
- Колтун M.M. Селективные оптические поверхности преобразователей солнечной энергии. М. Наука, 1976, 202 с.
- Преобразование солнечной энергии. Вопросы физики твердоготела. Пер. с англ. М.: Энергоиздат, 1982, 320 с.
- Pan J.С.С., Bachner P.J. Transparent heat mirrors forsolar energy application. Appl. Opt. 1976, v. 15, p. 1012−1017.
- Prank G., Kauer E., Kostlin H. Transparent heat-reflecting coatings based on highly doped semiconductors. Thin Solid Films 1981, v. 77, p. 107−117.
- Александров JI.H., Иванцев А. С. Многослойные пленочные структуры для источников света. Новосибирск: «Наука», 1981, 137 с.
- Gillham E.J., Preston J.S., Williams B.E. A study of-J24transparent, highly conducting gold films. Philos. Mag. 1955, v. 46, p. 1051−1068.
- Vossen J.L. Transparent conductive films in Physics of thin films, eds. G. Hass, M. Francombe, H. Hofflnann. N.T., London, Academic Press, 1977, v. 7, p. 1−71.
- Haacke G. Transparent conducting coatings. Ann. Rev. Mater. Sci. 1977, v. 7, p. 73−93.13* Fraser D.B., Cook H.D. Highly conductive, transparentfilms of sputtered In" Sn 0-. J. Electrochem. Soc.1. J —у1972, v. 119, p. 1368−1374.
- Pan C.A., Ma T.P. High-quality transparent conductive indium oxide films prepared by thermal evaporation. Appl. Phys. Lett. 1980, v. 37, p. 163−165.
- Hath P., Bunshah R.F., Basol B.M., Staffsud O.M. Electrical and optical properties of IngO^sSn films prepared by activated reactive evaporation. Thin Solid Films 1980, v. 72, p. 463−468.
- Kostlin H., Jost R., Lems W. Optical and electrical properties of doped films. Phys. Stat. Sol. (a), 1975, v. 29, p. 87−93.
- Jarzebski Z.M., Marton J.P. Physical properties of SnOg materials. I. Preparation and defect structure. J. Electrochem. Soc. 1976, v. 123, p. 199−205c.
- Bresse J.P., Manifacier J.C. Physical and electrical properties of IhgO^sSn films. Applications to optoelectronic devices. Rev. de Phys. Appliquee, 1978, v. 13, p. 757 760.
- Manifacier J.C., Pillard J.P., Bind J.M. Deposition of IngO-j Sn02 layers on glass substrates using a spraying method. — Thin Solid Films 1981, v. 77, p. 67−80.
- Pommier R., Gril C., Marucchi J. Sprayed films of indium tin oxide and fluorine-doped tin oxide of large surface area. Thin Solid Films, 1981, v. 77, p. 91−97.
- Астафьева JI.В., Скорняков Г. П. Примесные фазы в пленках Sn02, полученных гидролизом тетрахлорида олова.
- Изв.АН СССР, «Неорганические материалы». 1983, т.19, № 8, с.13−41−1343.
- Yamazaki Т., Mizutani U., Iwama Y. Formation of vapor-deposited SnOg thin films studied by Rutherford backscattering. Jap, J. of Appl. Phys. 1982, v. 21, p. 440 445.
- Muranaka S., Baudо Y., Takada T. Preparation by reactive deposition and some physical properties of amorphous tin oxide films and crystalline SnOg films. Thin Solid Films 1981, v. 86, p. 11−19.
- Hoguchi S., Sakata H. Electrical properties of Sn-doped bigO^ films prepared by reactive evaporation, J. Phys. D: Appl. Phys. 1981, v. 14, p. 1523−1529.
- Hennig H., Heckner K.H., Hirsch D., Leadwig H. The influence of the preparation on layers properties of transparent indium-tin oxide electrodes. Phys. Stat. Sol. (a), 1982, v. 74, p. 133−139.
- Leja Б., Budzynska K., Pisarkiewicz Т., Stapinski T. CdgSnO^ thin films obtained by D.C. reactive sputteringof Cd-Sn alloys. Thin Solid Films, 1983, v, 100, p. 203 208.
- Овсянников В.Д., Свечников С. В., Сорокин B.M. Получение прозрачных проводящих пленок с гомеотронной ориентацией молекул SK для электрооптических модуляторов света. -Полупроводниковая техника и микроэлектроника. Киев, 1980, № 31, с.27−31.
- Kaganovic Е.В., Ovsjannikov V.D., Svechnikov S.V. Determination of optimal reactive sputtering conditions for the preparation of conductive transparent indium oxide films. -Thin Solid Films, 1979, v. 60, p. 335−340.
- Howson R.P., Ridge M.I. Deposition of transparent heat-reflecting coatings of metal oxides using reactive planar magnetron sputtering of metal and/or alloy. Thin Solid
- Films, 1981, v. 77, p. 119−125.
- Smith J.F., Aronson A.J., Chen D., Class W.H. Reactive magnetron deposition of transparent conductive films. -Thin Solid Films, 1980, v. 72, p. 469−474.
- Fan J.C.C., Bachner F.J. Properties of Sn-doped IiigO^ films prepared Ъу HF-sputtering. J. Electrochem. Soc., 1975, v. 122, p. 1719−1725.
- Ohhata Y., Shinolci F., Yoshida S. Optical properties of reactive sputtered tin-doped b12°3 «Solid Films, 1979, v. 59, p. 255−261.
- Smith F.T.J., Lyu S.L. Effects of heat-treatment on indium-tin oxide films. J. Electrochem. Soc., 1981, v. 128, p. 2388−2394.
- Gautherin G., Veissmantel C. Some trends in preparing film structures Ъу ion beam method. Thin Solid Films, 1978, v. 50, p. 135−144.
- Fan J.C.C. Preparation of Sn-doped films at low deposition temperatures by ion-beam sputtering. -Appl. Phys. Lett., 1979, v. 34, p. 515−517.
- Frank G., Kostlin H., Habenau X-ray and optical measurements in the IngO^-SnOg system. Phys. Stat. Sol. (a), 1979, v. 52, p. 231−238.
- Vossen J.L. RP sputtered transparent conductors the system In203-Sn02. RCA Rev., 1971, v. 32, p. 289−296.
- Samson S., Fonstad C.G. Defect structure and electronic donor levels is stannic oxide crystals. J. Appl. Fhys. 1973, v. 44, p. 4618−4621.
- Pan J.C.C., Goodenough J.B. X-ray photoemission spectroscopy studies of Sn-doped indium-oxide films. J. Appl. Phys. 1977, v. 48, p. 3524−3531.
- Weiher R.L. Electrical properties of single crystals of indium oxide. J. Appl. Phys., 1962, v. 33, p. 28 342 839.
- Bosnell J.R., Waghome R. On the structure of indium oxide-tin oxide transparent conductive films by electron diffraction and electron spectroscopy. Ihin Solid Films, 1973, v. 15, p. 141−148.
- Sundaram K.B., Bhagavat G.K. Optical absorption studies on tin oxide films. J. Phys. D: Appl. Phys., 1981, v. 14, p. 921−925.
- Robertson J. Electron structure of Sn02, GeOg, PbOg, TeO and MgF2. J. Phys.: C, 1979, v. 12, p. 4767−4776.
- Munnix S., Schmeits M. Electron structure of tin dioxide surfaces. Phys. Rev. B, 1983, v. 27, p. 7624−7635.
- Скорняков Г. П., Суркова Т. П., Соколов В. И., Мартынова С. И., Чукина Т. П. Оптические и электрические свойства легированных пленок двуокиси олова. В кн. Оптические исследования полупроводников. 1980. Свердловск, Уральский центр АН СССР, с.90−93.
- Иванцев А.С., Коняшкина В. И. Влияние примесей на структуру и оптические свойства пленок Sn02. -Изв. АН СССР „Неорганич.материалы“ 1979, т.15, с.2246−2247.
- Weiher E.L., Ley R.P. Optical properties of indium oxide. J. Appl. Phys., 1966, v. 37, p. 299−302.
- Вайнштейн B.M., Фистуль В. И. О зонной структуре IngO^. ФТП 1967, т.1, с.135−136.
- Haza A., Agnihotri О.P., Gupta В.К. Preparation and intrinsic absorption in the band edge in chemically sprayed ln203 films. J. Phys. D: Appl. Phys., 1977, v. 10, p. 1871−1876.
- Szczyrbowski J., Dietrich A., Hoffmann H. Optical and electrical properties of HP-sputtered indium-tin oxide films. Phys. Stat. Sol. (a), 1983, v. 78, p. 243−252.
- Гроссе П. Свободные электроны в твердых телах. М., Мир, 1982, 270 о.
- Пролейко В.М., Васенков А. А. Перспективы развития микроэлектроники. Тезисы докладов и рекомендации Научно-технической конференции. Сер.З. Микроэлектроника, ЦНИИ „Электроника“, М., 1976, вып. З (58), с.3−13.
- Шнаревич Е.И., Рыбинский О. А., Злобин В. А. Диэлектрики интегральных схем. М., Энергия, 1975, 118 с.
- Горелик С.С., Собакин К. Н. Свойства тонких пленок AigO^, осажденных на разные подложки ВЧ-ионно-плазменным распылением. Электронная техника, серия 6, Материалы, 1982 вып. З (164), с.54−60.
- Ryabova Ь.А. Thin films from organometallic compounds. -Current Topics in Materials Science, Amsterdam, North Holland, 1981, v. 7, p. 587−642.
- Сканави Г. И. Физика диэлектриков (область сильных полей). М., Физмаггиз, 1958, 907 с.
- Поплавко Ю.М. Физика диэлектриков. Киев, Высшая школа, 1980, 400 с.
- Shosha А.Н.М., Pubfrey D.L., Young Lawrence. Theimal breakdown of thin dielectric in the narrow channel. J. Appl. Phys., 1972, v. 43, p. 15−20.
- Klein N., Gafni H. The maximum dielectric strength of thin silicon oxide films. IEEE Trans., Electron Devices, 1966, v. 13, p. 788.
- Klein N., Burstein E. Electrical pulse breakdown in thin silicon oxide films. J. Appl. Phys., 1969, v. 40, p. 2728−2740.
- Klein N. Electrical breakdown mechanisms in thin insulators. Thin Solid Films, 1978, v. 5, p. 223−232.
- Воробьев А.А., Воробьев Г. А. Электрический пробой и разрушение твердых диэлектриков. М., Высшая школа, 1966, 224 с.
- Воробьев Г. А., Мухачев В. А. Пробой тонких диэлектрических пленок. М., Сов. радио, 1977, 70 с.
- Сандомирский В.Б., Суханов А. А., Ждан А. Г. Феноменологическая теория концентрационной неустойчивости в полупроводниках.
- КЭТФ, 1970, т.58, вып.5, с.1683−1694.
- Jonscher А.К. Physical basis of dielectric breakdown.
- J. Phys. D: Appl. Phys., 1980, v. 13, Ь143-Ь148.
- Френкель Я.И. К теории электрического пробоя в диэлектриках и электронных полупроводниках. КЭТФ, 1938, т.8, вып.12,с.1292−1301.
- Budenstein P.P., Hayes P.I. Breakdown conduction in Al-SiO-Al capacitors. J. Appl. Phys., 1967, v. 38, p. 28−37−2851.
- Harati E. Conduction and trapping of electrons in highly stressed ultrathin films of theimal SiOg. Appl. Phys.1.tt., 1977, v. 30, p. 601−603.
- Харитонов E.B. Диэлектрические материалы с неоднороднойструктурой. М., Радио и связь, 1983, 128 с.
- Койков С.Н., Цикин А. Н. Электрическое старение твердых диэлектриков. Л., Энергия, 1968, 184 с.
- Койков С.Н. Электрическое старение диэлектриков и надежность электрической изоляции. Электричество, 1978, № 9, с.33−37.
- Розин Н.Т., Столов Л. А., Харитонов Е. В. О применениях метода прогнозирования электрической прочности диэлектриков и конденсаторов, основанных на статистике экстремальных значений. Электронная техника, сер.8, 1974, № 8(26), с.123−127.
- Корсун JI.А., Бейрачный Б. И., Андрющенко Ф. К. Исследование физических процессов при изготовлении и старении оксидно-полупроводниковых конденсаторов. В кн. Анодные окисные пленки. Петрозаводск, 1978, с.172−180.
- Дьяконов М.Н., Карпухина Л. Г., Муждаба В. М. Термополевая кристаллизация и ее влияние на электроперенос в анодных окисных пленках тантала и ниобия. Электронная техника, сер.5, 1980, I© (40), с.17−21.
- Грибов Б.Г., Домрачев Г. А., Жук Б.В., Каверин Б. С. Осаждение пленок и покрытий разложением металлоорганических соединений. М., Наука, 1981, 316 с.
- Рябова Л.А., Салун B.C., Сербинов И. А. Свойства прозрачных проводящих слоев на основе окиси индия, легированной оловом.-Тезисы докладов Всесоюзной конференции „Физика окисных пленок“, Петрозаводск, 1982, с. 55.
- Salun V.S., Ryabova L.A., Serbinov I.A. Oriented growth and physical properties of transparent conductive IngO^sSn films. European Meeting on crystal growth-82. Prague, August 1982, p. 146−147.
- Kane J., Schweizer H.P., Kern W. Chemical vapor deposition of transparent electrically conducting layers of indium oxide doped with tin. Thin Solid Films, 1975, v. 29, p. 155−163.
- Russak M., DeCario J. Radio-frequency sputtered indium-tin oxide thin films. J. Vac. Sci. and Technol., 1983, A v. 1, p. 1563−1564.
- Ryabova L.A., Salmi V.S., Serbinov I.A. Transparent conductive films of IngO^jSn prepared by pyrolysis method. -Thin Solid Films, 1982, v. 92, p. 327−332.
- Воронцова E.M., Гречушников Б. Н., Дистлер Г. И., Петров И. П. Оптические материалы для инфракрасной техники. М., Наука, 1965, 335 с.
- Рябова Л.А., Салун B.C., Сербинов И. А. Оптические свойства пиролитических пленок окиси индия, легированной оловом. -Оптика и спектроскопия, 1982, г. 52, вып.5, с.956−958.
- Детиненко В.А., Мелиновский В. К., Новиков В.Н. Нарушение стехиометрии по кислороду и проводимость пленок ^rL2°3
- Электронная техника, сер.6, Материалы, 1983, вып.1(174), с.41−43.
- Платонов Ф.С. Электрическая прочность оксидных пленок на вентильных металлах. Изв. вузов. Физика, 1967, № 2, с.7−9.
- Varlay J.H.O. A mechanism for the displacement of ions in an ionic lattice. Nature, 1954, v. 174, p. 886−887.
- Paroli P., Byabova L., Salun V., Tucciarone A. Optical filters based on pyrolytic films of metal oxides. Phys. Stat. Sol. (a), 1983, v. 75, K209-K210.
- ЮЗ» Иванцев А. С., Рябова Л. А., Салун B.C., Соловьева А. Б. Цветовые характеристики пиролитических пленок окислов металлов. ЖТФ, 1984, т.54, вып.6, с.1209−1210.
- Международный светотехнический словарь, издание третье. М., Русский язык, 1979.
- Борисов А.Б., Гущин Е. М., Лебедев А. Н., Сомов С. В., Кленков Г. Г. Увеличение чувствительности фотопленки в импульсном электрическом поле. Препринт № 263 ФИ АН СССР, М., 1983, 17 с.