Информационно-измерительная система управления процессом получения прозрачных проводящих оксидов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Зинченко Тимур Олегович

• Зинченко Тимур Олегович
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Зинченко Тимур Олегович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОЗРАЧНЫХ ПРОВОДЯЩИХ ОКСИДОВ И ИЗМЕРЕНИЯ ИХ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

1.1. Современное состояние исследований функциональных тонкопленочных структур

1.2. Области применения прозрачных проводящих оксидов

1.3. Материалы для получения прозрачных проводящих оксидов

1.3.1. Оксид кадмия

1.3.2. Оксид олова (Бп02)

1.3.3. Оксид цинка

1.3.4. Оксид индия

1.4. Методы получения прозрачных проводящих оксидов

1.4.1. Метод пиролиза аэрозолей (спрей-пиролиз)

1.4.2. Метод магнетронного распыления

1.4.3. Импульсно лазерное осаждение

1.4.4. СУБ-метод

1.5. Анализ методов измерений электрофизических параметров прозрачных проводящих оксидов

1.5.1. Двухзондовый метод

1.5.2. Четырехзондовый метод

1.5.3. Метод Ван-дер-Пау

Выводы по главе

ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОЗРАЧНЫХ ПРОВОДЯЩИХ ОКСИДОВ

2.1. Методика косвенных измерений толщины и оптических параметров прозрачных проводящих оксидов

2.2. Способы контроля качества прозрачных проводящих оксидов

2.2.1. Применение диаграмм Исикавы для контроля качества прозрачных проводящих покрытий

2.2.2. Применение диаграммы Парето

2.2.3. Применение контрольных карт

2.3. Модель взаимосвязи управляющих параметров информационно-измерительной системы управления процессом получения прозрачных проводящих оксидов и параметров качества прозрачных

проводящих оксидов

2.4. Методика выбора управляющих параметров информационно-измерительной системы управления процессом получения прозрачных проводящих оксидов с заданными свойствами

Выводы по главе

ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОЗРАЧНЫХ ПРОВОДЯЩИХ ОКСИДОВ С ПОМОЩЬЮ РАЗРАБОТАННОЙ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОЗРАЧНЫХ ПРОВОДЯЩИХ ОКСИДОВ

3.1. Методики и алгоритмы получения тонкопленочных прозрачных проводящих покрытий методом спрей-пиролиза

3.2. Технология получения прозрачных проводящих оксидов Би02

и Бп02+ЗЬ на основе метода спрей-пиролиз

3.2.1. Подготовка поверхности подложек

3.2.2. Приготовление растворов прекурсоров

3.2.3. Нанесение пленок на поверхность подложек

3.3. Исследование электрофизических параметров экспериментальных образцов прозрачных проводящих оксидов

3.4. Исследование механизмов рассеяния, присутствующих

в экспериментальных образцах

3.5. Исследование оптических параметров экспериментальных

образцов прозрачных проводящих покрытий

Выводы по главе

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОЗРАЧНЫХ ПРОВОДЯЩИХ ОКСИДОВ

4.1. Разработка структуры информационно-измерительной системы управления процессом получения прозрачных проводящих оксидов

4.2. Разработка блока нагрева подложки для получения прозрачных проводящих оксидов

4.3. Канал измерения поверхностного сопротивления

4.4. Разработка информационно-измерительной системы управления

процессом получения прозрачных проводящих оксидов

Выводы к главе

Заключение

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Приложение А. Коэффициент пропускания образцов

Приложение Б. Вольтамперные характеристики образцов

Приложение В. Коэффициенты преломления образцов

Приложение Г. Коэффициент поглощения образцов

Приложение Д. Акты внедрения результатов диссертационного исследования

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Информационно-измерительная система управления процессом получения прозрачных проводящих оксидов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Управляемый процесс получения новых материалов и покрытий с заданными свойствами является одним из передовых направлений современной науки. Одним из таких материалов являются прозрачные проводящие тонкопленочные оксиды, получаемые различными методами и обладающие высокими показателями проводимости и высокой пропускной способностью света в видимом диапазоне спектра. Широкому использованию технологий производства данных материалов препятствует высокая стоимость процесса получения подобных покрытий и сложность технологического оборудования. Решению этих проблем способствует применение метода спрей-пиролиза. Сдерживающим фактором является низкая управляемость процесса, что приводит к затруднению воспроизводимости покрытий с заданными свойствами. Это вызвано следующими причинами:

- отсутствие информационно-измерительных систем управления, позволяющих осуществлять автоматизированный процесс получения прозрачных проводящих оксидов, выполнять измерение технологических параметров и параметров полученных покрытий;

- отсутствие полного формализованного объяснения физических процессов, имеющих место при процессе получения покрытий методом спрей-пиролиза и отсутствие их единого математического описания;

- трудность подбора оптимальных технологических параметров процесса получения прозрачных проводящих оксидов методом спрей-пиролиза вследствие большого количества разнородных факторов, одновременно влияющих на свойства формируемых покрытий.

Повышение воспроизводимости проводящих покрытий с заданными свойствами может быть достигнуто путём автоматизированного управления технологическими параметрами.

Актуальной задачей является создание информационно-измерительной системы управления процессом получения проводящих покрытий. Степень разработанности темы исследования.

В настоящее время над проблемами создания управляющих систем процесса получения и исследования прозрачных проводящих тонкопленочных структур, функциональных покрытий, применяемых в солнечных элементах, в умных стеклах, функциональной электронике, работают ученые многих исследовательских центров в различных странах [1-6]. Следует отметить следующие ключевые направления по созданию управляющих систем для получения функциональных покрытий в мировых исследовательских центрах:

- KAIST - Ведущий учебный и исследовательский университет Южной Кореи, расположенный в Тэджоне, в котором проводят изучение метода спрей-пиролиза и возможность автоматизации процесса получения тонких пленок;

- в Международном центре перспективных исследований порошковой металлургии и новых материалов (ARCI) (Индия) занимаются масштабированием и управлением производства наностержней ZNO методом спрей пиролиза;

- коллектив государственного высшего учебного заведения в Южной Корее Kongju National University осуществляет разработку автоматизированной управляющей системы для получения пористых углеродных нанолистов с повышенной ионной сорбционной способностью;

- в Институте энергетики и технологических процессов Швейцарии (Швейцария) основной процент публикаций коллектива сконцентрирован на управляемом синтезе наноструктурированных частиц методом спрей-пиролиза.

Критический анализ литературы по тематике исследования показал, что основными исследователями управляющих систем процесса получения тонкопленочных структур методом спрей-пиролиза в России являются ученые

МГУ им. М. Ю. Ломоносова, Воронежского государственного технического университета, Пензенского государственного университета, Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина). Однако, в полной мере не установлены взаимосвязи между управляющими параметрами процесса получения тонких пленок и параметрами прозрачных проводящих тонкопленочных структур (концентрация носителей заряда, поверхностное и удельное сопротивление, подвижность носителей заряда и длина свободного пробега, толщина пленки и размер зерен, показатели преломления и отражения, коэффициент экстинкции, оптическая ширина запрещенной зоны и др.).

Недостаточная научная проработанность данных вопросов и перспектива широкого применения метода спрей-пиролиза в оптоэлектронной и полупроводниковой промышленности предопределили выбор темы диссертационной работы, постановку цели и задачи исследования.

Цель диссертационного исследования - создание информационно-измерительной системы управления (ИИУС) процессом получения проводящих покрытий с заданными свойствами на основе разработки модели взаимосвязи управляющих параметров и параметров качества прозрачных проводящих оксидов (ППО).

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие основные задачи:

1. Проанализировать параметры, оказывающие влияние на свойства прозрачных проводящих оксидных покрытий, формируемых в процессе их получения методом спрей-пиролиза.

2. Разработать многопараметрическую модель взаимосвязи управляющих параметров ИИУС и параметров качества ППО на основе теории надежности и теории управления качеством.

3. Выполнить регрессионный и корреляционный анализ выявленных закономерностей влияния параметров управляющих параметров ИИУС на параметры ППО с целью унификации и формализации.

4. Разработать методику выбора управляющих параметров ИИУС процесса получения прозрачных проводящих оксидов с заданными свойствами на основе разработки многопараметрической модели и полученных регрессионных уравнений.

5. Разработать структуру ИИУС, методики измерения температуры подложки и поверхностного сопротивления ППО.

Методы исследования. Для решения поставленных задач применены методы системного анализа, теории надежности, теории качества (причинно-следственная диаграмма Исикавы, диаграмма связей), теории графов и теории множеств, теоретической электротехники, теория Брукса - Херринга, методы математического моделирования, регрессионного и корреляционного анализа, теоретической метрологии и теории погрешностей, зонная теория, молекулярно-кинетическая теория.

Основные теоретические выводы подтверждены результатами экспериментов.

Объект исследований: информационно-измерительная система управления процессом получения прозрачных проводящих оксидов методом спрей-пиролиза.

Предмет исследований: структура информационно-измерительной системы управления процессом получения прозрачных проводящих оксидов, методика выбора управляющих параметров ИИУС процесса получения ППО; методики измерения температуры подложки и поверхностного сопротивления ППО.

Степень достоверности. Достоверность полученных результатов обеспечивается применением современных методов исследований, базирующихся на основных принципах построения информационно-измерительных систем управления процессом получения прозрачных проводящих оксидов, положениях технологии приборостроения. Актуальность полученных результатов подтверждена экспериментальной проверкой и результатами внедрения в производство.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. На основе методологии управления качеством предложена систематизация разнородных факторов, выступающих в качестве управляющих воздействий (технологических режимов) и влияющих на параметры ППО. Систематизация отличается широкой номенклатурой разнородных параметров, что позволяет установить и формализовать взаимосвязи управляющих воздействий ИИУС и параметров качества ППО, полученных методом спрей-пиролиза (п. 3, п. 8 паспорта специальности 2.2.9).

2. Впервые разработана многопараметрическая модель взаимосвязи управляющих параметров ИИУС и параметров качества ППО на основе теории графов и теории множеств, а также ее аналитическое описание в виде системы дифференциальных уравнений, что позволило формализовать установленные взаимосвязи и установить параметры, которые подлежат измерению в процессе автоматизированного управляемого процесса получения ППО (п. 3 паспорта специальности 2.2.9 и п. 3 паспорта специальности 2.2.11).

3. Получено аналитическое описание существующих закономерностей влияния параметров ИИУС на свойства ППО методами регрессионного и корреляционного анализа, отличающееся унифицированной формой записи в виде экспоненциальных функций, что позволяет добиться однородности многопараметрической модели, способствует выработке единого подхода к анализу процесса получения ППО методом спрей-пиролиза и выбору управляющих параметров ИИУС (п. 1 паспорта специальности 2.2.11).

4. На основе предложенной многопараметрической модели и полученных регрессионных уравнений разработана методика выбора управляющих параметров ИИУС процесса получения ППО, отличающаяся возможностью автоматизации и учетом наиболее информативных влияющих факторов (п.1, п. 2 паспорта специальности 2.2.11).

5. Предложены структура ИИУС, методики измерения температуры подложки и поверхностного сопротивления ППО, отличающиеся возможностью автоматизации и получением покрытий с заданными свойствами. (п. 2, п. 3 паспорта специальности 2.2.11). Теоретическая и практическая значимость работы. Достигнутые в работе результаты в совокупности являются научной основой разработки ИИУС автоматизированного процесса получения прозрачных проводящих оксидов с заданными свойствами. Предложенная многопараметрическая модель взаимосвязи управляющих параметров ИИУС и параметров качества ППО в виде ориентированного графа и ее аналитическая интерпретация в виде системы уравнений, а также регрессионные уравнения способствует выработке единого подхода к анализу процесса получения ППО методом спрей-пиролиза и выбору управляющих параметров ИИУС.

Предложенную структуру ИИУС, методику выбора управляющих параметров ИИУС процесса получения ППО, методики измерений температуры подложки и поверхностного сопротивления ППО целесообразно использовать в приборостроительной отрасли при разработке технологических процессов и создании ИИУС для получения оксидных покрытий методом спрей-пиролиза.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты работы получены и внедрены в следующих НИР:

- проект «Разработка методологических основ управляемого синтеза прозрачных проводящих покрытий методом спрей-пиролиза» (грант РФФИ 20-38-90044\20);

- проект «Фундаментальные основы цифрового двойника автоматизированного процесса синтеза функциональных прозрачных проводящих покрытий с заданными свойствами методом спрей-пиролиза» (грант РНФ № 23-29-00343);

- инновационный проект по программе «УМНИК» ФГБУ «Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере», договор от07.06.2021№ 16844ГУ/2021;

- технология процесса получения ППО с заданными свойствами методом спрей - пиролиза, структура и алгоритм функционирования интеллектуальной автоматизированной системы процесса получения ППО и модель определения толщины функциональных тонкопленочных покрытий внедрены в ООО «Комстенд» г. Пенза. Использование указанных результатов позволяет повысить эффективность процесса получения ППО и качество формируемых покрытий;

- технология процесса получения ППО с заданными свойствами методом спрей - пиролиза, установленные экспериментально функциональные зависимости свойств тонких пленок от технологических режимов нанесения и модель определения оптимальных технологических режимов для процесса получения покрытий с заданными свойствами использованы в АО «НИИЭМП» г. Пенза;

- результаты диссертационной работы внедрены в ООО «ПКФ «Полет» г. Пенза при разработке устройств регулирования потоков жидкостей и газов в нефтегазовой отрасли. Данные устройства работают в условиях агрессивных сред и должны отвечать требованиям взрывобезопасности. В связи с этим целесообразно использовать тонкопленочные покрытия и необходимо осуществлять контроль качества данных пленок. Предложенная в работе модель, объединяющая инструменты контроля качества и графовую модель с причинно-следственными диаграммами позволяет выявить основные дефекты, определить методы их отбраковки и увеличить процент выхода годной продукции.

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты исследований по диссертационной работе доложены на следующих международных конференциях:

International Conference on Advanced Material Technologies (ICAMT, Dadi Institute of Engineering&Technology, India, 2017); International Conferenceon Materials, Alloysand Experimental Mechanics (ICMAEM, Hyderabad, 2017); XXXII

МНТК «Проблемы автоматизации и управления в технических системах» (Пенза, 2017, 2021); International conferences of young specialists on micro/nanotechnologies and electron devices (EDM, Алтай, 2017, 2021); Moscow workshop on electronic and networking technologies (MWENT 2018 - proceedings, Moscow, 2018); International School and Conferences «Optoelectronics, Photonics, Engineering and Nanostructures - Lasers, Solar Cells and Other Optoelectronic Devices» («Saint Petersburg OPEN», Санкт- Петербург, 2018, 2019, 2021, 2023); XXII International Conference on Soft Computing and Measurement (Санкт -Петербург, 2019); International Seminar on Electron Devices Design and Production (Прага, 2019); 14th International Conference "Gas Discharge Plasmas and Their Applications" (Томск, 2019); International Conference on Computational Intelligence and Data Science (Индия, 2019); МНТК с элементами научной школы и конкурсом научно-исследовательских работ для студентов, аспирантов и молодых ученых «Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации» (Шляндинские чтения - 2018, 2019, 2020, 2021, 2022, 2023 Пенза); 7th International Congress On Energy Fluxes And Radiation Effects (EFRE -2020, Томск, 2020); XXVII МНТК студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов», (Москва, 2020); International seminar on electron devices design and production, SED 2021 - proceedings (Прага, 2021); Workshop "Advances in materials sciences - 2021" In The Framework Of The II International Conference On Advances In Materials Science And Technologies - CAMSTECH-II (Красноярск, 2021); 25-я ВНТК «Актуальные проблемы физической и функциональной электроники» (Ульяновск, 2022); IX ВНПК «Информационные технологии в науке и образовании. Проблемы и перспективы» (Пенза, 2022); International and Russian Union of Scientific and Engineering Associations; Siberian Scientific Centre DNIT (Krasnoyarsk, Russian Federation, 2022); Всероссийский конкурс научных работ «Наука будущего - наука молодых» (Новосибирск, 2022); Международный форум «Инженеры будущего - 2022» (Тула,

2022); Всероссийский конкурс «Моя страна-моя Россия» (Санкт - Петербург, 2022).

На защиту выносятся:

1. Систематизация разнородных факторов, выступающих в качестве управляющих воздействий и влияющих на свойства оксидных слоев, позволяющая выявить взаимосвязи управляющих воздействий информационно-измерительной системы управления процессом получения прозрачных проводящих оксидов и параметров качества полученных прозрачных проводящих покрытий.

2. Многопараметрическая модель взаимосвязи управляющих параметров ИИУС и параметров качества ППО на основе теории графов и теории множеств, а также ее аналитическое описание в виде системы дифференциальных уравнений, что позволило формализовать учет влияния управляющих параметров на параметры получаемых покрытий.

3. Аналитическое представление установленных закономерностей влияния управляющих параметров ИИУС на параметры оксидных покрытий, полученное методами регрессионного и корреляционного анализа, отличающееся унифицированной формой записи в виде экспоненциальных функций.

4. Методика выбора оптимальных управляющих параметров ИИУС процесса получения прозрачных проводящих оксидов с заданными свойствами, основанная на применении предложенной многопараметрической модели и полученных регрессионных уравнений.

5. Структура ИИУС процесса получения прозрачных проводящих оксидов, отличающаяся возможностью автоматизации с учетом результатов измерений основных параметров технологического процесса.

6. Методики измерений температуры подложки и поверхностного сопротивления ППО, полученных методом спрей-пиролиза.

Личный вклад автора. Основные научные результаты диссертационной работы получены автором самостоятельно. В работах, выполненных в

соавторстве, соискателю принадлежит основная роль в формулировке задач, обоснованию методов их решения, анализе полученных результатов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 50 работ, из них 12 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 9 статей в журналах, индексируемых в Scopus и WoS, 24 статей РИНЦ, 5 свидетельств о государственной регистрации баз данных.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 102 наименований, и пяти приложений. Объем работы: 181 страницы текста, включая 68 рисунков и 10 таблиц.

ГЛАВА 1

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОЗРАЧНЫХ ПРОВОДЯЩИХ ОКСИДОВ И ИЗМЕРЕНИЯ ИХ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ

1.1. Современное состояние исследований функциональных тонкопленочных структур

Развитие технологий, связанных с получением и изучением тонких пленочных структур, привело к появлению новых областей исследований в физике твердого тела и химии [7]. Технология создания нанометровых пленок имеет огромный потенциал в оптике, электронике, магнетизме и фотовольтаике. Преимуществом тонкопленочных устройств является их низкое потребление материалов и возможность использования гибких субстратов. В настоящее время большое внимание уделяется созданию тонких пленок на основе металлических оксидов для фотогальванических и фотокаталитических приложений. Особенно широкое применение нашли прозрачные проводящие оксиды (ППО), которые должны обладать высокой проводимостью (поверхностное сопротивление порядка 5-10 Ом/п) и прозрачностью (коэффициент прозрачности Т > 80 %) в видимой и ближней инфракрасной области спектра. Для достижения этой цели материалы легируют примесями, а прозрачность обеспечивается благодаря появлению плазменного края.

1.2. Области применения прозрачных проводящих оксидов

Прозрачные проводящие оксиды широко используются в множестве оптоэлектронных и полупроводниковых устройств [8-13]. Они применяются для создания проводящих покрытий на материалах, которые нуждаются в защите от электростатических зарядов. Эти покрытия наносятся на прозрачные материалы

в чистых помещениях, где производится сборка электроники, чтобы предотвратить накопление статического заряда, который может быть вреден. Когда ППО применяется в электростатике, оно имеет относительно высокое сопротивление.

Прозрачные проводящие оксиды широко применяются для создания прозрачных нагревательных элементов, которые используются в автомобильном производстве. Преимущество таких элементов перед традиционными нагревателями горячим воздухом заключается в более коротком времени размораживания и равномерности больших рабочих зон. Однако для использования в качестве электрообогрева требуется либо использование покрытий с очень низким поверхностным сопротивлением, либо использование источника питания высокого напряжения. Нанесение ППО на окна пассажирских транспортных средств было технически осуществимо, но из-за высокой стоимости дополнительного генератора напряжения это применение было отменено. Однако, если в автомобильной промышленности будут использоваться более высокие напряжения, как уже обсуждается, то применение прозрачных нагревательных элементов может стать коммерчески выгодным.

Прозрачные проводящие оксиды могут использоваться в качестве защитных покрытий для снижения электромагнитных помех. Они также могут применяться для предотвращения излучения от корпуса, которое может мешать другим устройствам или создавать помехи для электронных устройств внутри корпуса. Один из возможных примеров - это окно в бытовых микроволновых печах, которое изготавливается из перфорированного металлического экрана, который предотвращает визуальное наблюдение. Чтобы предотвратить вред и исключить помехи от беспроводных устройств, использующих электромагнитные волны в диапазоне 2,45 ГГц, утечка СВЧ-излучения должна быть минимальной. Однако использование ППО в этом контексте ограничено высокой стоимостью.

Наиболее перспективные применения тонких пленок прозрачных проводящих оксидов, с точки зрения площади поверхности, покрытия, и их

общей стоимости - плоские дисплеи, солнечные батареи, и покрытий на строительном стекле. В целом прозрачные электроды необходимы для большого разнообразия электрооптических устройств, из которых плоские дисплеи и солнечные батареи являются наиболее важными. В жидкокристаллических дисплеях пленки необходимы для обоих электродов, чтобы свет мог пройти жидкокристаллическую пленку. Как правило, эти электроды перпендикулярны друг другу. Таким образом, требуется структурирование пленки. Оксид индий-олова является наиболее распространенным материалом для дисплеев из-за его электрооптических свойств и относительной легкости кислотного травления. Лучшие жидкокристаллические дисплеи используют активную матрицу, включающую один транзистор из аморфного кремния, который занимает угол каждого пикселя, и поскольку кремний является непрозрачным, сокращает передачу света.

Большинство солнечных элементов используют ППО в качестве прозрачного электрода. Основными аспектами при выборе оксида в солнечном элементе, кроме проводимости и прозрачности, являются электронная совместимость с соседними слоями в ячейке, требования к обработке, и стабильность в условиях окружающей среды. Часто используется ППО на основе оксида олова, поскольку он химически стабилен.

Широко используются, в частности, оксиды и нитриды металлов, входящие в состав стекол оптических элементов, стеклотканей, пигментов покрытий, защитных оксидных и нитридных покрытиях на металле и полимерах. Также используются различные оптические элементы: зеркала, линзы, призмы, фотодатчики. Сюда относят слои солнечных элементов и защитные стекла, которые снижают воздействия космической радиации на фотопреобразователи и терморегулирующие покрытия [14].

ППО пленки широко применяются и в строительном стекле, часто как часть многослойных стекол.

В случае применения ППО в оконных стеклах, как правило, проводимость не столь важна, по сравнению с хорошей светопроницаемостью в видимом

диапазоне, и минимальной теплопередачей. Эта необходимо для того, чтобы минимизировать затраты на кондиционирование воздуха в летний период, и расходы на отопление в зимний период.

1.3. Материалы для получения прозрачных проводящих оксидов

Для создания прозрачных проводящих покрытий наиболее распространенными материалами являются металлические оксиды, которые легируются различными примесями (таблица 1). Наиболее распространенными пленками ППО являются Бп02, 1т0з, Сё20 и 7п0.

Таблица 1 - Материалы, используемые в получение ППО

Металлооксид Примесь

1П20з Бп, Ое, Мо, Б, И, 7г, Мо, Щ КЬ, Та

Бп02 БЬ, Б, Лб, КЬ, Та

7п0 А1, Оа, В, 1п, У, Бс, Б, V, Б, Ое, Т1,

Хотя оксид индия, легированный оловом, обладает наилучшими показателями прозрачности и проводимости, для создания прозрачных электродов в солнечных элементах, плоских дисплеях и светоизлучающих диодах часто выбирают другие материалы из-за высокой стоимости этого материала [15]. Для того чтобы использовать тонкие пленки в качестве прозрачных электродов в этих устройствах, ППО должны иметь удельное сопротивление менее 10-3 Ом • см и более 80% пропускания в видимом диапазоне.

1.3.1. Оксид кадмия

Оксид кадмия (СёО) - это полупроводниковый материал, который обладает высокой проводимостью и прозрачностью в инфракрасной области

спектра. Однако для оптимизации его свойств часто добавляются примеси других элементов.

Примеси оксида кадмия могут быть использованы для улучшения его свойств в качестве прозрачного проводящего материала. Например, примеси серебра или индия могут повысить электропроводность оксида кадмия, сохраняя при этом его прозрачность в видимой части спектра.

Кроме того, примеси алюминия, цинка или железа также могут изменять электрические и оптические свойства оксида кадмия, что может быть полезно в различных приложениях, например, для производства солнечных батарей, электронных дисплеев и технологий оптического волокна.

Оксид кадмия (СёО) имеет рутиловую кристаллическую структуру, которая является типичной для многих оксидных материалов. В этой структуре каждый атом кадмия окружен шестью атомами кислорода, образуя октаэдры.

Кристаллическая структура СёО состоит из трехмерной сетки кадмия и кислорода, где атомы кадмия расположены на узлах кубической решетки, а атомы кислорода находятся в центрах октаэдров, ориентированных по диагонали куба. В результате этого расположения кислородных атомов и атомов кадмия формируются слои, причем кислородные октаэдры расположены внутри слоя, а атомы кадмия - на поверхности.

Такая структура обеспечивает хорошее соответствие между ионами Сё2+ и О2-, что способствует высокой электропроводности и светопрозрачности оксида кадмия в широком диапазоне длин волн.

1.3.2. Оксид олова (8п02)

Оксид олова (БиО2) встречается в природе в виде минерала касситерита. Он обладает кристаллической структурой рутила с тетрагональной элементарной ячейкой, изображенной на рисунке 1. Каждый октаэдр кислорода в БиО2 соединен с двумя соседними октаэдрами через совместное использование краев вдоль оси и соединен с другими октаэдрами через совместное использование углов.

ж

Рисунок 1 - Кристаллическая структура тетрагонального Бп02 со структурой касситерита

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Зинченко Тимур Олегович, 2023 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Limmer, S. J. Films and nanorods of transparent conducting oxide ITO by a citric acid sol route / S. J. Limmer, S. V. Cruz, and G. Z. Cao // Applied Physics A. 2004. - Vol. 79. - P. 421-424.

2. Kumar N. The effects of thermal annealing on the structural and electrical properties of Zinc Tin oxide thin films for transparent conducting electrode applications / Nitin Kumar, Bhawana Joshi, K. Asokan // Physica B: Physics of Condensed Matter. - 2019. - doi: 10.1016/j.physb.2019.01.016

3. Bhaskar Parida. Highly Transparent Conducting Indium Tin Oxide Thin Films Prepared by Radio Frequency Magnetron Sputtering and Thermal Annealin / Bhaskar Parida, Youngun Gil, and Hyunsoo Kim // Journal of Nanoscienceand Nanotechnology. - 2019. - Vol. 19. - P. 1455-1462.

4. Swanepoel, R. Determination of the thickness and optical constants of amorphous silicon / R. Swanepoel // J. Phys. E: Sci. Instrum. - 1983. - Vol. 16. -P. 1214.

5. Ferhat Aslan Solution assisted roll-coating of transparent conducting oxide thin films for organic photovoltaic applications // Thin Solid Film. - 2019. - Vol. 677. -P. 137-141.

6. Haddad, N. Influence of fluorine doping on the microstructure, optical and electrical properties of SnO2 nanoparticles / N. Haddad, Z. Ben Ayadi, H. Mahdhi, K. Djessas // Journal of Materials Science: Materials in Electronics October. - 2017. -Vol. 28. - P. 15457-15465.

7. Ngan, P. H. Preparation of the transparent conductive ZnO nano material by means of pulsed spray pyrolysis / P. H. Ngan, N. Q. Tien, D. T. Dat, P. Van Nh // Journal of the Korean Physical Society. - 2008. - Vol. 52. - Р. 1594-1597.

8. Николаев, К. О. Альтернативные способы получения функциональных слоев солнечных элементов нового поколения / К. О. Николаев, Т. О. Зинченко // Вестник научных конференций. - 2017. - № 9-3 (25). - С. 139-140.

9. Зинченко, Т. О. Прозрачные проводящие покрытия на основе диоксида олова и их применение в солнечных элементах / Т. О. Зинченко // Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации : материалы Международной научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения В.М. Шляндина. - Пенза, 2018. - С. 129-132.

10. Зинченко, Т. О. Прозрачные проводящие оксиды и их применение в умных стеклах / Т. О. Зинченко, Е. А. Печерская, А. М. Паличев, Б. П. Сибринин,

A. М. Бибарсова // Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации («Шляндинские чтения - 2019»). Материалы XI Международной научно-технической конференции с элементами научной школы и конкурсом научно-исследовательских работ для студентов, аспирантов и молодых ученых / под редакцией Е. А. Печерской. - Пенза, 2019. - С. 315-318.

11. Зинченко, Т. О. Прозрачные проводящие оксиды и их применение в устройствах опто-, нано- и микроэлектроники / Т. О. Зинченко, Е. А. Печерская // Проблемы автоматизации и управления в технических системах : сборник научных статей по материалам XXXIV Всероссийской научно-технической конференции с международным участием : в 2 томах / под редакцией М. А. Щербакова. - Пенза, 2021. - С. 108-111.

12. Зинченко, Т. О. Синтез оксидных материалов для электрохромных панелей методом спрей - пиролиза / Т. О. Зинченко, Е. А. Печерская,

B. В. Антипенко, Д. В. Артамонов, А. В. Волик, Ю. А. Вареник // IEEE XXII Международная конференция молодых специалистов в области электронных приборов и материалов (EDM 2021). Дайджесты. - Новосибирск, 2021. - С. 261266.

13. Зинченко, Т. О. Принципы построения мультисенсорных систем газоаналитических приборов / Т. О. Зинченко // Актуальные проблемы физической и функциональной электроники : материалы 24-й Всероссийской молодежной научной конференции. - Ульяновск, 2021. - С. 201-202.

14. Гущин, В. Н. Основы устройства космических аппаратов : учебник для вузов / В. Н. Гущин. - Москва : Машиностроение, 2003. - 272 с.

15. Кондрашин, В. И. Прозрачные проводящие покрытия на основе оксидов металлов. Технологии получения, свойства и области применения /

B. И. Кондрашин, Н. О. Рыбакова, С. В. Ракша, А. А. Шамин, К. О. Николаев // Молодой ученый. - 2015. - № 13. - С. 128-132.

16. Chen, X. Novel cyanine dyes with different methine chains as sensitizers for nanocrystalline solar cell / Chen X. [et al.] // Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. - 2005. - Т. 171, № 3. - С. 231-236.

17. Ефимович, Т. П. Прозрачные электропроводящие покрытия с контролируемыми значениями коэффициента пропускания и поверхностного сопротивления / Т. П. Ефимович, Ю. В. Сахаров, Ю. С. Жидик // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. - 2014. - № 1 (31).

18. Kilic, C. Origins of coexistance of conductivity and transparency in SnO2 / C. Kilic, A. Zunger // Phys. Rev. Lett. - 2002. - Vol. 88 - P. 095501.

19. Stjerna, B. Optical and electrical propertiesof radio frequency sputtered tin oxide films doped with oxygen vacancies, F, Sb, or Mo / B. Stjerna, E. Olsson,

C. G. Granqvist // J. Appl. Phys. - 1994. - Vol. 76. - P. 3797.

20. Shanti, E. Electrical and optical properties of undoped and antimony-doped tin oxide films / E. Shanti, V. Dutta, A. Banerjee, and K. L. Chopra // J. Appl. Phys. - 1980. - Vol. 51. - P. 6243.

21. Fornstad, C. G. Electrical properties of high-quality stannic oxide crystals / C. G. Fornstad, R. H. Rediker // J. Appl. Phys. - 1971. - Vol. 42. - P. 2911.

22. Сердобинцев, А. А. Свойства пленок оксида цинка, синтезированных в низкотемпературном плазменном разряде в условиях бомбардировки компонентами плазмы / А. А. Сердобинцев, А. Г. Веселов, О. А. Кирясова // Физика и техника полупроводников. - 2008. - Т. 42, №. 4. - С. 496-499.

23. Загоруйко Ю. А. Текстурированные пленки CdO, полученные методом фототермического окисления / Загоруйко Ю. А., Н. О. Коваленко, О. А. Федоренко, А. Г. Федоров, П. В. Матейченко // Письма в Журнал технической физики . - 2007. - Т. 33, №. 4. - С. 51-57.

24. Ngan, P. H. Preparation of the transparent conductive ZnO nano material by means of pulsed spray pyrolysis / P. H. Ngan, N. Q. Tien, D. T. Dat, P. Van Nh // Journal of the Korean Physical Society. - 2008. - Vol. 52. - Р. 1594-1597

25. Jiao, B. C. Improvement of inverted organic solar cells using acetic acid as an additive for ZnO layer processing / B. C. Jiao, X. D. Zhang, C. C. Wei, J. Sun, Q. Huang, Y. Zhao // Journal of Renewable and Sustainable Energy Thin Solid Films. - 2011. - Vol. 520. - Р. 1323.

26. Зинченко, Т. О. Метод магнетронного распыления для получения тонкопленочных структур / Т. О. Зинченко, Е. А. Печерская // Актуальные проблемы физической и функциональной электроники : материалы 23-й Всероссийской молодежной научной конференции. - Ульяновск, 2020. -С.192-193.

27. Weissmantel, C. R. Deposition of Metastable Films by Ion Beam and Plasma Techn iques / C. R. Weissmantel // Proc. 9th Int. Vacuum Congress and 5th Int. Conf. on Solid Surfaces (Madrid), 26 Sept - 1 Oct 1983. - Madrid, 1983. -P. 229-308.

28. Kamath, G. Tribological and oxidation behaviour of TiAlCN/VCN nanoscale multilayer coating deposited by the combined HIPIMS/(HIPIMS-UBM) technique / G. Kamath, A. P. Ehiasarian, Y. Purandare, P. Eh. Hovsepian // Surface & Coatings Technology. - 2011. - Vol. 205. - Р. 2823-2829.

29. Хохлов, Ю. А. Оптические константы тонких пленок оксида индия, легированного оловом, осажденных на полиэтилентерефталатную пленку методом реактивного магнетронного распыления (ближняя инфракрасная область спектра) / Ю. А. Хохлов, А. Г. Крынин, В. А. Богатов, П. П. Кисляков //Авиационные материалы и технологии. - 2013. - № 1 (26). -С. 24-28.

30. Зинченко , Т . О . Химическое осаждение из газовой фазы для получения тонкопленочных структур / Т. О. Зинченко // Современные проблемы естествознания : материалы IV региональной научно-практической конференции студентов и молодых ученых. - Махачкала, 2020. - С. 12-17.

31. Zhang, Y. I. Review of chemical vapor deposition of graphene and related applications / Y. I. Zhang, L. Zhang, C. Zhou // Accounts of chemical research. -2013. - Т. 46, №. 10. - С. 2329-2339.

32. Reina, A. Large area, few-layer graphene films on arbitrary substrates by chemical vapor deposition / A. Reina, J. Ho, X. Jia, D. Nezich // Nano letters. -2008. - Т. 9, № 1. - С. 30-35.

33. Карпанин, О. В. Получение наноструктурированных тонких пленок методом спрей пиролиза аэрозолей / О. В. Карпанин, А. М. Метальников, А. Ю. Пивкин, В. А. Соловьев // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. - 2011. - Т. 2.

34. Зинченко, Т. О. Анализ методов получения прозрачных проводящих покрытий / Т. О. Зинченко, Е. А. Печерская // Информационные технологии в науке и образовании. Проблемы и перспективы : сборник научных статей Всероссийской межвузовской научно-практической конференции (г. Пенза, 14 марта 2018 г.) / под редакцией Л. Р. Фионовой. - Пенза : Изд-во ПГУ, 2018. -С.258-260.

35. Лашкова, Н. А. Анализ локальных областей полупроводниковых нанообъектов методом туннельной атомно-силовой микроскопии / Н. А. Лашкова [и др.] // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Физико-математические науки. - 2015. - № 1 (213).

36. Унтила, Г. Г. Влияние концентрации олова на состав, оптические и электрические свойства пленок ITO, осажденных методом ультразвукового спрей-пиролиза на кремний и стекло / Г. Г. Унтила [и др.] // Физика и техника полупроводников. - 2012. - Т. 46, №. 7. - С. 984-990.

37. Кондрашин, В. И. Исследование динамических характеристик нагревателя подложек в установке для спрей пиролиза / В. И. Кондрашин [и др.] // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. - 2014. -Т. 2.

38. Фоминский, В. Ю. Свойства тонких пленок оксида вольфрама, формируемых методами ионно-плазменного и лазерного осаждения для детектора водорода на основе структуры MоSiC / В. Ю. Фоминский [и др.] // Физика и техника полупроводников. - 2012. - Т. 46, № 3. - С. 416-424.

39. Братусь, В. Я. Исследования методом электронного парамагнитного резонанса пленок нанокристаллического кремния, полученных импульсным лазерным осаждением / В. Я. Братусь [и др.] // Физика и техника полупроводников. - 2004. - Т. 38, № 5. - С. 621-625.

40. Москалев, Д. О. Применение пленок ITO и выбор метода их формирования / Д. О. Москалев, Д. Д. Васильев // Студенческая научная весна 2016: Машиностроительные технологии. Применение пленок ito и выбор метода их формирования. - Москва, 2016.

41. Birgin, E. G. Estimation of the optical constants and the thickness of thin films using unconstrained optimization / E. G. Birgin, I. Chambouleyron and J. M. Martinez // Journal of Computational Physics. - 1999. - Vol. 151. - P. 862-880.

42. Birgin, E. G. Optimization techniques for the estimation of the thickness and the optical parameters of thin films using reflectance data / E. G. Birgin, J. M. Martinez, I. Chambouleyron, S. D. Ventura // Journal of Applied Physics. - 2005. -Vol. 97, № 4.

43. Birgin, E. G. Global minimization using an Augmented Lagrangian method with variable lower-level constraints / E. G. Birgin, C. A. Floudas, J. M. Mart'mez // Mathematical Programming. - 2010. - №125. - P. 139-162.

44. Birgin, E. G. Large-scale active-set box-constrained optimization method with spectral projected gradients / E. G. Birgin, J. M. Mart'mez // Computational Optimization and Applications. - 2002. - Vol. 23. - P. 101-125.

45. Birgin, E. G. Practical Augmented Lagrangian Methods for Constrained Optimization / E. G. Birgin, J. M. Mart'mez // SIAM. Philadelphia, 2014. -doi: 10.1137/1.9781611973365

46. Swanepoel, R. Determination of the thickness and optical constants of amorphous silicon / R. Swanepoel // J. Phys. E: Sci. Instrum. - 1983. - Vol. 16. -P. 1214.

47. Tauc, J. The optical properties of solids / J. Tauc ; ed. F. Abeles. - North Holland, Amsterdam, 1970.

48. Chambouleyron, I. Retrieval of optical constants and thickness of thin films from transmission spectra / I. Chambouleyron, J. M. Martinez, A. C. Moretti, M. Mulato // Applied Optics. - 1997. - Vol. 36, issue 31. - P. 8238-8247.

49. Sanchez-Gonzalez, J. Determination of optical properties in nanostructured thin films using the Swanepoel method / J. Sanchez-Gonzalez, A. Diaz-Parralejo, A. L. Ortiz, F. Guiberteau // Applied Surface Science. - 2006. - № 252. -С. 613-617.

50. Власов, А. И. Управление и контроль качества изделий электронной техники. Семь основных инструментов системного анализа при управлении качеством изделий электронной техники / А. И. Власов, В. В. Маркелов, Д. Е. Зотьева // Датчики и системы. - 2014. - № 8. - С. 55-66.

51. Гурин, С. А. Контроль качества технологических процессов синтеза функциональных слоев солнечных элементов на основе гибридных органо-неорганических перовскитов / С. А. Гурин, Е. А. Печерская, Т. О. Зинченко, А. В. Фимин, К. О. Николаев // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. -2019. - № 3. - С. 111-118.

52. Зинченко, Т. О. Анализ параметров качества технологического процесса синтеза прозрачных проводящих оксидов / Т. О. Зинченко, Е. А. Печерская, А. В. Печерский, С. А. Гурин, Б. П. Сибринин, В. В. Антипенко // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2020. - № 2. - С. 100-109.

53. Ваньян, П. Л. Правило Парето и самоподобие в АВС-анализе / П. Л. Ваньян, А. И. Поташев // Электронный научный журнал «Исследовано в России. - 2005. - № 8. - С. 1986-1995.

54. Гродзенский, С. Я. Об эффективности применения семи простых инструментов качества / С. Я. Гродзенский, Я. С. Гродзенский // Методы менеджмента качества. - 2012. - № 2. - С. 46-49.

55. Печерская, Е. А. Моделирование взаимосвязей технологических режимов и свойств оксидного покрытия, синтезированного методом спрей-пиролиза / Е. А. Печерская, Т. О. Зинченко, В. В. Антипенко, В. А. Баранов, Ю. А. Вареник, В. С. Александров // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2020. - № 3. - С. 69-77.

56. Zinchenko, T. O. Development of a graph model of the relationship between the parameters of the synthesis of transparent conductive coatings and properties of oxide coating) / T. O. Zinchenko, S. A. Gurin, E. A. Pecherskaya, V. V. Antipenko, D. V. Artamonov, A. E. Shepeleva // 7th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE 2020). - 2020. - С. 1304-1308.

57. Perednis, D. Thin film deposition by spray pyrolysis and the application in solid oxide fuel cells / D. Perednis // Dissertation, Swiss Federal Institute of Technology Zurich. - 2003. - doi: 10.3929/ETHZ-A-004637544

58. Siefert, W. Corona Spray Pyrolysis: a new coating technique with an extremely enhanced deposition efficiency / W. Siefert // Thin Solid Films. - 1984. -Vol. 120. - P. 267-274.

59. Ветошкин, А. Г. Технология защиты окружающей среды (теоретические основы) : учебное пособие / А. Г. Ветошкин, К. Р. Таранцева. -Пенза : Изд-во Пенз. технол. ин-та, 2004. - 249 с.

60. Lado Filipovic. Topography simulation of novel processing / Lado Filipovic // Dissertation, Techniques Vienna University of Technology. - 2012. -reposiTUm. https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-4822

61. Perednis, D. Gauckler, L. J. Thin film deposition using spray pyrolysis / D. Perednis, L. J. Gauckler // Journal of Electroceramics. - 2005. - Vol. 14. -P. 103-111.

62. Nakaruk, A. Conceptual model for spray pyrolysis mechanism: fabrication and annealing of titania thin films / A. Nakaruk, C. C. Sorrell // J. Coat. Technol. Res. - 2010. - Vol. 7. - P. 665-675.

63. Печерская, Е. А. Моделирование взаимосвязей технологических режимов и свойств оксидного покрытия, синтезированного методом спрей-пиролиза / Е. А. Печерская, Т. О. Зинченко, В. В. Антипенко, В. А. Баранов, Ю. А. Вареник, В. С. Александров // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2020. - № 3. - С. 69-77.

64. Arturo, I. Martinez. Formation of metal oxides thin films: a thermodynamic analysis / I. Arturo // Recent advances in circuits, systems, signal and telecommunications. - 2010. - P. 144-146.

65. Manal Madhat Abdullah. Fabrication and testing of SnO2 thin films as a gas sensor / Manal Madhat Abdullah, Mahdi Hassan Suhail, Sabah Ibrahim Abbas // Archives of Applied Science Research. - 2012. - Vol. 4. - P. 1279-1288.

66. Zinchenko, T. O. Analysis of Research Methods of Electro-Physical Properties of Transparent Conducting ATO Coatings Received by Spray Pyrolysis / Timur O. Zinchenko, Yekaterina A. Pecherskaya, Vladislav I. Kondrashin, Aleksandr S. Kozlyakov, Yuliya V. Shepeleva // 8th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices. - 2017.

67. Зинченко, Т. О. Измерение электрофизических параметров прозрачных проводящих оксидов методом Ван-Дер-Пау / Т. О. Зинченко, Е. А. Печерская // Технологии в науке и образовании. Проблемы и перспективы : сборник статей по материалам VII Всероссийской межвузовской научно-практической конференции / под редакцией Л. Р. Фионовой. - Пенза, 2020. С. 280-282.

68. Zinchenko, T. The properties study of transparent conductive oxides (TCO) of tin dioxide (ATO) doped by antimony obtained by spray pyrolysis / T. Zinchenko, E. Pecherskaya, D. Artamonov // AIMS Materials Science. - 2019. -Т. 6, № 2. - С. 276-287.

69. Зинченко, Т. О. Автоматизация технологических режимов установки для нанесения тонкопленочных функциональных покрытий методом спрей-пиролиза / Т. О. Зинченко, Е. А. Печерская // Проблемы автоматизации и управления в технических системах : сборник статей XXXII Международной научно-технической конференции. - Пенза, 2017. - С. 113-116.

70. Зинченко, Т. О. Анализ факторов, влияющих на электрофизические свойства прозрачных проводящих покрытий / Т. О. Зинченко, Е. А. Печерская, В. И. Кондрашин, В. В. Антипенко, О. А. Мельников, О. В. Карпанин // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2021. - № 1 (35). - С. 64-72.

71. Зинченко, Т. О. Управление свойствами прозрачных проводящих оксидов в зависимости от параметров раствора / Т. О. Зинченко, Е. А. Печерская, В. И. Кондрашин, В. С. Александров, Г. В. Козлов, А. И. Левин // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2021. - № 3. - С. 64-72.

72. Зинченко, Т. О. Анализ влияния характеристик раствора на электрофизические параметры прозрачных проводящих оксидов / Т. О. Зинченко, Е. А. Печерская, Г. В. Козлов, В. И. Кондрашин, Ю. А. Вареник, В. С. Александров // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2021. -№ 3. - С. 73-79.

73. Зинченко, Т. О. Анализ электрофизических параметров пленок прозрачных проводящих оксидов / Т. О. Зинченко, Е. А. Печерская, В. И. Кондрашин, К. Ю. Спицына, А. В. Фимин, О. А. Мельников // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2020. - № 1. - С. 73-80.

74. Зинченко, Т. О. Экспериментальное исследование полупроводниковых пленок на основе диоксида олова легированного сурьмой / Т. О. Зинченко, Е. А. Печерская, К. О. Николаев // Радиоэлектроника. Проблемы и перспективы развития : тезисы докладов третьей всероссийской молодежной научной конференции. - Тамбов, 2018. - С. 28-29.

75. Зинченко, Т. О. Исследование свойств прозрачных проводящих оксидов, полученных методом спрей-пиролиза / Т. О. Зинченко, Е. А. Печерская // Теория и практика проектного образования. - 2020. - № 1 (13). - С. 83-85.

76. Зинченко, Т. О. Методы исследования оптических свойств прозрачных проводящих оксидов на основе дисперсионных соотношений / Т. О. Зинченко, Е. А. Печерская // Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации («Шляндинские чтения - 2021») : материалы XIII Международной научно-технической конференции с элементами научной школы и конкурсом научно-исследовательских работ для студентов, аспирантов и молодых ученых / под редакцией Е. А. Печерской. -Пенза, 2021. - С. 186-189.

77. Zinchenko, T. O. Electrical properties of transparent conductive ATO coatings obtained by spray pyrolysis / T. O. Zinchenko, V. I. Kondrashin, E. A. Pecherskaya, A. S. Kozlyakov, K. O. Nikolaev, J. V. Shepeleva // International conference on advanced material technologies (ICAMT) - 2016. - doi: 10.1088/1757-899X/225/1/012255

78. Zinchenko, T. O. The study of the optical properties of transparent conductive oxides sno2:sb, obtained by spray pyrolysis / T. O. Zinchenko, E. A. Pecherskaya, K. O. Nikolaev, P. E. Golubkov, Y. V. Shepeleva, D. V. Artamonov // Journal of Physics: Conference Series. 6th International School and Conference "Saint Petersburg OPEN 2019": Optoelectronics, Photonics, Engineering and Nanostructures. -2019. - С. 012090.

79. Зинченко, Т. О. Рассеяние электронов в прозрачных проводящих оксидах / Т. О. Зинченко // Современные проблемы естествознания : материалы IV региональной научно-практической конференции студентов и молодых ученых. - Махачкала, 2020. - С. 325-331.

80. Зинченко, Т. О. Исследование изотропности прозрачных проводящих покрытий на основе диоксида олова / Т. О. Зинченко, К. О. Николаев // Радиоэлектроника. Проблемы и перспективы развития : тезисы докладов третьей всероссийской молодежной научной конференции. - Тамбов, 2018. - С. 26-28.

81. Zinchenko, T. O. Methodology for the selection of technological modes for the synthesis of transparent conducting oxides with desired properties / T. O. Zinchenko, E. A. Pecherskaya, V. V. Antipenko, A. V. Volik, Yu. A. Varenik,

A. E. Shepeleva // J Materials Science Forum. Selected peer-reviewed full text papers. International and Russian Union of Scientific and Engineering Associations; Siberian Scientific Centre DNIT; Krasnoyarsk Scientific Centre of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Krasnoyarsk Science and Technology City Hall. -Krasnoyarsk, Russian Federation, 2022. - С. 198-203.

82. Meng, L. J. Properties of indium tin oxides films prepared by r.f. reactive magnetron sputtering at different pressures / L. J. Meng, M. P. Santos // Thin solid films. - 1997. - № 303. - С. 151-155.

83. Meng, L. J. The effect of the ion beam energy on the properties of indium tin oxide films prepared by ion beam assisted deposition / L. J. Meng, J. Gao, M. P. Santos, X. Wang, T. Wang // Thin solid films. - 2008. - № 516. - С. 1365-1369.

84. Хасс, Г. Физика тонких пленок / Г. Хасс, М. Франкомба, Р. Гофман // Москва : Мир, 1978. - 320 с.

85. Катеринчук, В. Н. Пленки вырожденных собственных окислов полупроводниковых кристаллов InSe и In4Se3 / В. Н. Катеринчук, М. З. Ковалюк // Физика и техника полупроводников. - 2010. - № 9. - С. 1212-1215.

86. Сиделёв, Д. В. Оптимизация коэффициента преломления тонких пленок диоксида титана / Д. В. Сиделёв, Ю. Н. Юрьев. - Томск : Изд-во ТПУ, 2013. - С. 93-95.

87. Кондрашин, В. И. Влияние примесей сурьмы на спектры пропускания тонких пленок диоксида олова в видимой и инфракрасной областях /

B. И. Кондрашин, Р. М. Печерская, А. С. Козляков, В. А. Соловьев // Физика и технология наноматериалов и структур : сборники научных статей 2-й Международной научно-практической конференции. - Курск : ЗАО «Университетская книга», 2015. - Т. 2. - С. 59-62.

88. Суздалев, И. П. Физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов / И. П. Суздалев. - Москва : КомКнига, 2006. - 592 с.

89. Zinchenko, T. O. Electrical properties of transparent conductive ATO coatings obtained by spray pyrolysis / T. O. Zinchenko, V. I. Kondrashin, E. A. Pecherskaya, A. S. Kozlyakov, K. O. Nikolaev, J. V. Shepeleva // International

conference on advanced material technologies (ICAMT) - 2016. - doi: 10.1088/1757-899X/225/1/012255

90. Kerkache, L. Physical properties of RF sputtered ITO thin films and annealing effect / L. Kerkache, A. Layadi, E. Dogheche, D. Remiens // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2006. - № 39 - С. 184-189.

91. Klein, A. Transparent Conducting Oxides for Photovoltaic's: Manipulation of Fermi Level, Work Function and Energy Band Alignment / A. Klein, C. Korber, A. Wachau, F. Sauberlich, Y., Gassenbauer S. P. Harvey, D. E. Proffit // Materials. - 2010. - № 3 (11). - P. 4892-4914. - doi: 10.3390/ma3114892

92. O'Regan, B. A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films / B. O'Regan, M. Grätzel // Nature. - 1991. - Vol. 353. -P. 737-740.

93. Зинченко, Т. О. Метод спрей-пиролиза для синтеза прозрачных проводящих оксидов / Т. О. Зинченко, Е. А. Печерская, В. И. Кондрашин, П. В. Булкин // Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации («Шляндинские чтения - 2020») : материалы XII Международной научно-технической конференции с элементами научной школы и конкурсом научно-исследовательских работ для студентов, аспирантов и молодых ученых / под ред. Е. А. Печерской. - Пенза, 2020. - С. 315-318.

94. Суриков, В. Т. Пневматические распылители с пересекающимися потоками для спектрометрии с индуктивно связанной плазмой / В. Т. Суриков // Аналитика и контроль. - 2010. - Т. 14, № 3. - С. 108-156.

95. Хмелев, В. Н. Ультразвуковое распыление жидкостей : монография / В. Н. Хмелев. - Бийск : Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2010. - 250 с.

96. Gratzel, M. New insights in dye-sensitized solar cells: novel nanostructured photoanodes, metal-free dye, quasi-solid electrolytes and physics-based modeling / M. Gratzel // PhD thesis. Politecnico di Torino, Italy. - 2005. - Vol. 44. -P. 6841.

97. Шамин, А. А. Модель оптимизации сенсибилизированных красителем солнечных элементов / А. А. Шамин, С. В. Ракша, В. И. Кондрашин,

К. О. Николаев // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. - 2016. - № 2 (18). - С. 306-313.

98. Зинченко, Т. О. Разработка системы распыления раствора для синтеза тонкопленочных структур методом спрей-пиролиза / Т. О. Зинченко, Е. А. Печерская, В. И. Кондрашин, М. В. Гресик, А. А. Максов, А. Е. Журина // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. -2021. - № 4 (60). - С. 126-135.

99. Зинченко, Т. О. Анализ распылителей установки для синтеза тонкопленочных покрытий методом спрей-пиролиза / Т. О. Зинченко // Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации («Шляндинские чтения - 2021») : материалы XIII Международной научно-технической конференции с элементами научной школы и конкурсом научно-исследовательских работ для студентов, аспирантов и молодых ученых / под редакцией Е. А. Печерской. - Пенза, 2021. - С. 189-193.

100. Зинченко, Т. Разработка интеллектуальной автоматизированной установки управляемого синтеза прозрачных проводящих оксидов в сфере энергоэффективности и энергосбережения / Т. Зинченко // От зеленого кампуса - к зеленому городу. - Пенза, 2022. - С. 109-134.

101. Зинченко, Т. О. Разработка технологической установки для получения функциональных тонкопленочных элементов, используемых в солнечных элементах космических аппаратов / Т. О. Зинченко // «Орбита молодёжи» и перспективы развития российской космонавтики : сборник докладов Всероссийской молодёжной научно-практической конференции. -Томск : Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2017. - С. 185-186.

102. Зинченко, Т. О. Разработка микропроцессорной системы управления установкой для нанесения тонкопленочных покрытий методом спрей-пиролиза / Т. О. Зинченко, Е. А. Печерская // Информационные технологии в науке и образовании. Проблемы и перспективы : сборник научных статей IV ежегодной межвузовской научно-практической конференции. - Пенза, 2017. - С. 288-290.

Приложение А Коэффициент пропускания образцов

SOr

60"

40"

Tspj

20-

- ¿0-

200

360

520 630

Xsp¡

S40

IkIO3

Рисунок А.1 - Коэффициент пропускания образца №1

Рисунок А.2 - Коэффициент пропускания образца №2

100 so «о

Tf

40 20

V 400 500 600 700 SOO

>4

Рисунок А.4 - Коэффициент пропускания образца №4

100 30 60

Tspj

40

20 О

200 360 520 6S0 840 1*10"

Xspj

Рисунок А.5 - Коэффициент пропускания образца №5

100 so 60

Tspj ~ 40

20

О

200 360 520 630 т ыо3

>spj

3 SO 1 40

Рисунок А.7 - Коэффициент пропускания образца №7

100 — зо— 60 — 40 —

20 —

С —

200

Рисунок А.8 - Коэффициент пропускания образца №8

100 — зо-60% 40200200

Ш 520 630 340 1х10"

200 360 520 630 340 ЫО3

Рисунок А.10 - Коэффициент пропускания образца №10

200 360 520 630 340 ЫО3

Рисунок А.11 - Коэффициент пропускания образца №11

\puma¡

Рисунок А.1З - Коэффициент пропускания образца №13

Приложение Б Вольтамперные характеристики образцов

10е-

-0.01 - SxlO-3- йхЮ-3- 4х10_3- 2х10"3 0 2х10~3 4х10"3 6х10"! 8х10~3 0.01

I

Рисунок Б.1 - Вольтамперные характеристики образца №1

0.01 - SsílO-3 - öxlO-3-4х10_3 - 2х10~3 0 2x10"3 4х10"3 felO"3 fedO"3 0.01

i

Рисунок Б.З - Вольтамперные характеристики образца №3

0.01-8x10-6x10-4x10-2x10 3 0 2x10 г4х10 36х10 38х10 3 0.01

I

I

Рисунок Б.5 - Вольтамперные характеристики образца №5

0.01 -8x10 -6x10 -4x10 -2x10 3 0 2x10 3 4x10 3 6x10 3 8x10 3 0.01

I

Рисунок Б.7 - Вольтамперные характеристики образца №7

4-

-0.01 -8х10~3 -Йх10~3 -4х10"3 -2х10~3 0 2x1o"3 4х10"3 öxlO"3 8х10~3 0.01

I

- 10

Рисунок Б.9 - Вольтамперные характеристики образца №9

I

Рисунок Б.11 - Вольтамперные характеристики образца №11

- 0.04т 7.975х1-9~5395х1-б"33925хШ 13.9х10~1!25х10 115x10^75x10 ¿ 2x10 ^.225x10 Й.01025

I

I

Рисунок Б.1З - Вольтамперные характеристики образца №13

0.01 -8x10 3-бхЮ 3-4х10 3-2х10 3 0 2x10 3 4x10 3 йхЮ 3 8x10 3 0.01

I

Рисунок Б.17 - Вольтамперные характеристики образца №17

0.01 -8x10 3- 6x10 3- 4x10 3- 2x10 3 0 2x10 3 4x10 3 6x10 3 8x10 3 0.01

Рисунок Б.19 - Вольтамперные характеристики образца №19

1.5

1.5-

-0.01 -§х10~3-йх10~3-4х1(Г3-2х1(Г3 0 2х1(Г3 4х10"3 йх10~3 SxlO"3 0.01

I

Рисунок Б.21 - Вольтамперные характеристики образца №21

I

Рисунок Б.2З - Вольтамперные характеристики образца №23

й1-

-0.01 -8х10~!-йх10~!-Ф<10~!-2х10~3 0 2х10~3 4х10"3 йхШ"3 8х10~3 0.01

I

I

Рисунок Б.25 - Вольтамперные характеристики образца №25

0.01 -8x10 3-йх10 3- 4x10 3- 2x10 3 0 2x10 3 4x10 3 йхЮ 3 8x10 3 0.01

I

Приложение В Коэффициенты преломления образцов

5.2

4.4

3.6

\.......

2.8

352

364 376

Хриша^

333

400

Рисунок В. 1- Коэффициент преломления образца №1

Рисунок В.2 - Коэффициент преломления образца №2

Рисунок В.4 - Коэффициент преломления образца №4

б

3.2

^00 320 340 Зво ЗЙО 400

Хршпа^

Рисунок В.5 - Коэффициент преломления образца №5

\puma

пЗ

Рисунок В.7 - Коэффициент преломления образца №7

Рисунок В.8 - Коэффициент преломления образца №8

Рисунок В.10 - Коэффициент преломления образца №10

10

Зго 320 340 360 330 400

Хршпа^

Рисунок В.11 - Коэффициент преломления образца №11

Хршпа

Рисунок В.13 - Коэффициент преломления образца №13

Приложение Г Коэффициент поглощения образцов

Рисунок Г.1 - Коэффициент поглощения образца №1

1.2x10й

МО2

6к1015 , (эВ/нм)Л2

3x1О15 О

1 1.8 2.6 3.4 4.2 5

Ец эВ

Рисунок Г.2 - Коэффициент поглощения образца №2

3x10

6.4x10'

4.3x10

(аЗ^)1

3 2x10

16x10

Рисунок Г.4 - Коэффициент поглощения образца №4

Рисунок Г.5 - Коэффициент поглощения образца №5

I 5x10

12x10

(чЗ.-Е,)2

9x10

6x10

3x10

3.24 3.43 3.72

Е;

Рисунок Г.7 - Коэффициент поглощения образца №7

Рисунок Г.8 - Коэффициент поглощения образца №8

1.5x10

1.2x1(1

К^Г

9x10

6x10

3x10

1.3

26 3.4

Щ.

4.2

Рисунок Г.10 - Коэффициент поглощения образца №10

Рисунок Г.11 - Коэффициент поглощения образца №11

ЗхЮ15 2.4« 10И5 1.&х1016 - 12к101в

о

Рисунок Г.13 - Коэффициент поглощения образца №13

Приложение Д

Акты внедрения результатов диссертационного исследования

УТВЕРЖДАЮ Генеральный директор АО «ШШЭМП»

В.Д. Зуев

«¿tf ,2023 г.

Акционерное общество

«Научно - исследовательский институт

электронно-механических приборов»

(АО «НИИЭМП»)

ОКНО 07567499. ОГРН 1115834003185. _ИНН/КПП 5834054179/583401001_

Адрес: Россия. 440600. г. Пенза, ул. Каракозова. 44. E-mail: niiemn о niitfmp.ru, www.niiemp.ru Телефон: [phone] факс: [phone]

АКТ

об использовании в научной-технической деятельности АО «НИИЭМП» технологии синтеза прозрачных проводящих оксидов с заданными свойствами методом спрей - пиролиза, экспериментальных результатов, устанавливающих зависимости свойств тонких пленок от технологических режимов их получения и методики определения оптимальных технологических режимов для синтеза покрытий с заданными свойствами, разработанных Зинченко Тимуром Олеговичем

Научно-технический совет АО «НИИЭМП» составил настоящий акт о том, технология синтеза прозрачных проводящих оксидов с заданными свойствами методом спрей - пиролиза, экспериментальные результаты, устанавливающие зависимости свойств тонких пленок от технологических режимов их получения и методика определения оптимальных технологических режимов для синтеза покрытий с заданными свойствами, представленные в диссертационной работе Зинченко Т.О. на соискание ученой степени кандидата технических наук в микроэлектронном производстве внедрены в научно-технической деятельности АО «НИИЭМП».

Заместитель генерального директора по научно-техническому развитию, руководитель НТС, к.т.н.

Начальник метрологического отдела, к.т.н.

Начальник лаборатории НПК-1, к.т.н.

А.А. Рыжов

И.А. Кострикина

С.А. Турин

Утверждаю

Генеральный директор ООО «Комстенд»

О. В. Карпанин

2023 г.

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Зинченко Тимура Олеговича, представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук

Настоящим актом ООО «Комстенд» (г. Пенза) подтверждает, что на предприятии внедрены следующие результаты диссертационной работы Зинченко Тимура Олеговича, представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук:

- Технология синтеза прозрачных проводящих оксидов с заданными свойствами методом спрей - пиролиза;

Структура и алгоритм функционирования интеллектуальной автоматизированной системы синтеза прозрачных проводящих оксидов;

Модель определения толщины функциональных тонкопленочных покрытий.

Благодаря использованию указанных результатов достигнуто повышение эффективности технологического процесса синтеза прозрачных проводящих оксидов.

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Зннченко Тимура

Олеговича

«Информационно-измерительная система управления процессом получения прозрачных проводящих оксидов», представленной на соискание ученой

Комиссия в составе сотрудников АО «НИИФИ»:

1. Пауткнна В.Е., начальника отделения НИО-21, к т и ;

2. Папко А.А., главного научного сотрудника, д.т и.;

3. Шокорова В^, ведущего инженера-конструктора, к.т и

по результатам рассмотрения созданной методологии подтверждает возможность их использования в АО «НИИФИ» в разработках технологий защиты элементов конструкций датчиков и электронных устройств от воздействия мощных электромагнитных помех Они также могут быть рекомендованы для использования в устройствах защиты аппаратуры от воздействия электростатических помех, свойственных эксплуатации изделий в космическом пространстве

степени

кандидата технических наук

Начальник отделения НИО-21. к.т и.

Главный научный сотрудник, д.т.н

А.А. Папко

Ведущий инженер-конструктор, к.т.н

Утверждаю // Директор ЪПКФ «Полет» М.Ф. Пал имев

02 20223,

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Зинченко Тимура Олеговича, представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук

Настоящим актом подтверждаю использование ООО «ПКФ «Полет» (г. Заречный) результатов диссертационной работы Зинченко Тимура Олеговича, представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук, при разработке устройств регулирования потоков жидкостей и газов в нефтегазовой отрасли. Данные устройства работают в условиях агрессивных сред и должны отвечать требованиям взрывобезопасности. В связи с этим целесообразно использовать тонкопленочные покрытия и необходимо осуществлять контроль качества данных пленок.

Предложенные в работе модели, объединяющие инструменты контроля качества и графовую модель с причинно-следственными диаграммами позволяет выявить основные дефекты, определить методы их ограничения и увеличить процент выхода годной продукции.

Главный конструктор ООО ПКФ «Полет»

В.В. Якунин

СПРАВКА

об использовании результатов диссертационной работы Зинченко Тимура Олеговича, представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук

Настоящей справкой подтверждается, что результаты лнссертапнонной работы Зннченко Тимура Олеговича использованы в научных исследованиях при выполнении следующих научно-исследовательских работ:

— проект «Разработка методологических основ управляемого синтеза прозрачных проводящих покрытий методом спрей-пиролиза» (грант РФФИ 20-38-90044X20);

— проект «Фундаментальные основы цифрового двойника автоматизированного процесса синтеза функциональных прозрачных проводящих покрытий с заданными свойствами методом спрей-пиролиза» (грант РНФ № 23-29-00343);

— ИЕНовапнонный проект «Разработка интеллектуальной автоматизированной установки управляемого синтеза прозрачных проводящих оксидов» по программе «УМНИК» ФГБУ «Фонд содействия развитию малых форм предприятии в научно-техническом сфере», дсговор от 07.06.2021Л& 16844ГУ/2021.

Заведующий кафедрой ИИТнМ —-А.. Л. 1кчсрскм

Директор Политехнического института /ЧЬ^у/у' ц р Козлов

Начальник Научно-инновационного управления ^ ^^ ^ МД* Кушсиова