Структурные и электромагнитные характеристики металл-оксидных полупроводников и диэлектриков : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель В. К. Ксеневич

Abstract

Объекты исследования: пленки оксидов олова различного фазового и стехиометрического состава. Целью работы является установление взаимосвязи между стехиометрическим составом и структурными, электрическими и магнитными характеристиками металлооксидных полупроводников и диэлектриков, полученных с использованием различных методик, а также разработка физических основ их применения для создания электронных функциональных устройств на их основе. Используемые методы исследования: электронный парамагнитный резонанс, рентгеноструктурный анализ, комбинационное рассеяние света, измерения электропроводности при адсорбции-десорбции водяных паров, измерения зависимостей сопротивления от температуры и магнитного поля, измерения зависимостей намагниченности образцов от магнитного поля. Результаты проекта: отработана методика синтеза пленок оксидов олова различного фазового состава с использованием магнетронного и реактивного магнетронного напыления (с содержанием кислорода в аргон-кислородной плазме до 2 об. %) и последующим отжигом на воздухе (в диапазоне температур 200-450 °С). Установлено, что образованию поликристаллической структуры диоксида олова предшествует формирование монооксида олова, а также фаз Sn2O3 и Sn3O4 в результате окисления слоев олова. Предложены эквивалентные схемы замещения, описывающие электропроводность на переменном токе пленок, учитывающие импеданс кристаллитов и контактных барьеров между ними. Установлено, что величина изменения электропроводности при адсорбции-десорбции паров воды на поверхности пленок диоксида олова зависит от концентрации кислородных вакансий в них. Максимальная чувствительность к влажности наблюдается для пленок с концентрацией кислородных вакансий в них ~ 1020 cм-3. Обнаружено отрицательное магнитосопротивление в силу проявления эффекта трехмерной слабой локализации в наиболее проводящих пленках оксидов олова. Область применения: результаты могут быть использованы при создании прозрачных проводящих покрытий, датчиков влажности и газов, а также в образовательном процессе физического факультета БГУ.