Исследование фотоэлектрического отклика пленок оксида индия-олова и создание на его основе измерителя энергии импульсов лазерного излучения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.01, кандидат наук Плясцов Семен Алексеевич

• Плясцов Семен Алексеевич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Плясцов Семен Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Литературная часть

Раздел 1.2 Фотоэлектрический отклик пленок ITO

Раздел 1.3 Аномальный фотовольтаический эффект

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И ФОТОМАГНИТНОГО ОТЛКИКА ПЛЕНОК

1ТО

Раздел 2.1 Процесс нанесения тонких пленок

Раздел 2.2 Размеры и характеристики пластин с покрытием ITO

Раздел 2.3 Нанесение металлических контактов

Раздел 2.4 Измерение фотовольтаического и фотомагнитного отклика тонких

пленок ГТО

Раздел 2.5 Фотоэлектрический отклик пленок ГТО

Раздел 2.6 Измерение фотоэлектрического отклика пленок ГТО на длине

волны 193 нм

Раздел 2.7 Фотоэлектрический отклик пленок ГТО на воздействие излучения

пикосекундного лазера с длиной волны 1064нм и 344нм

Раздел 2.8 Фотомагнитный отклик пленок ГТО

Выводы к главе

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ,

ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ОТКЛИК ПЛЕНОК 1ТО

Раздел 3.1 Особенности нанесения тонких пленок методом магнетронного

распыления

Раздел 3.2 Измерение толщины с помощью интерферометра Линника

Раздел 3.3 Измерение толщины пленок с помощью профилометра

Раздел 3.4 Зависимость величины фотовольтаического отклика от величины

и градиента толщины

Раздел 3.5 Анизотропия фотовольтаического отклика

Раздел 3.6 Измерение структуры тонких пленок ГТО

Раздел 3.7 Измерение топографии поверхности пленок 1ТО с помощью

атомно-силовой микроскопии

Раздел 3.8 Измерение топографии поверхности пленок 1ТО с помощью

сканирующей туннельной микроскопии

Раздел 3.8 Ширина запрещенной зоны исследуемых покрытий

Раздел 3.8 Фотоэмиссия с пленок ГТО

Раздел 3.9 Механизм возникновения фотоэлектрического отклика пленок

1ТО

Выводы к главе

Глава 4. ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ИМПУЛЬСА ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

УФ ДИАПАЗОНА

Раздел 4.1 Общее описание измерителя энергии импульсов оптического

излучения

Раздел 4.2 Пиковый детектор

Раздел 4.3 Моделирование работы пикового детектора

Раздел 4.4 Выбор величины емкости конденсатора пикового детектора

Раздел 4.5 Временной отклик пикового детектора

Раздел 4.6 Независимые измерения энергии с помощью фотоэлектрического и

пироэлектрического детекторов

Раздел 4.7 Испытания измерителя энергии импульсов оптического излучения

Раздел 4.8 Зависимость фотоэлектрического отклика от активной нагрузки

Раздел 4.10 Эквивалентная схема измерительного контура

Раздел 4.11 Влияние энергии импульса лазерного излучения на

характеристики пленки

Выводы к главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

97

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Лазерное излучение УФ диапазона активно используется в современной промышленности: с помощью лазерного излучения производится нанесение функциональных покрытий; осуществляется прецизионная обработка деталей, в том числе сложных форм и размеров; в медицине с помощью УФ лазерного излучения проводится лечение дерматологических и офтальмологических заболеваний, проведение хирургических операций; УФ лазерное излучение активно применяется для создания приборов волоконной оптики (акустооптических датчиков, датчиков на основе Брэгговских решеток, волоконно-оптических гироскопов и др.).

Активно используемым источником лазерного излучения УФ диапазона являются эксимерные лазеры. Особенностями лазерного излучения, генерируемого эксимерными лазерами, являются большие энергии и короткие длительности оптических импульсов. В таблице 1 приведены типичные характеристики излучения, генерируемыми эксимерными лазерами[1].

Таблица 1. Рабочие параметры некоторых эксимерных лазеров.

Модель Длина Максималь Максимальн Длительно Максимальная

лазера волны, ная энергия ая сть частота

нм импульса, мощность импульса, генерации, Гц

мДж импульса, нс

Вт

ExciStar XS

LPFpro

ExciStar XS

IndyStar

COMPexPro

LPXpro

ExciStar XS

IndyStar

BraggStar M

COMPexPro

LPXpro

LEAP

LAMBDA SX

COMPexPro

LPXpro

LEAP

LAMBDA SX

Воздействие мощного лазерного излучения может привести к изменению свойств материала[2-6] или его разрушению и удалению с поверхности [7-12]. Длина волны излучения, длительность и энергия импульса накладывают ограничения на материалы и конструкцию измерителя. [13]

Измерение и контроль энергии лазерного излучения в случае использования эксимерных лазеров является на сегодня актуальной задачей.

Для измерения энергии и мощности оптического излучения сегодня наиболее часто используют приборы трех классов: полупроводниковые фотодиоды, термоэлектрические измерители и измерители на основе пироэлектрического эффекта.

Детекторы на основе фотодиодов

Для измерения мощности лазерного излучения обычно используются кремниевые и германиевые фотодиоды. Принципиальная схема измерителя мощности и энергии лазерного излучения на основе фотодиодов представлена на рисунке 1. Измерители на основе фотодиодов обладают большой чувствительностью и позволяют измерять энергии излучения от 1 пДж до 1 мДж для импульсного излучения и от 1 нВт до 1 мВт для непрерывного излучения

В ультрафиолетовой области спектр поглощения фотодиодов сильно ограничен (см. рисунок 2). Также фотодиоды обладают паразитными емкостями, что ограничивает их возможность использования для измерения энергии импульсов эксимерных лазеров.

Рисунок 1 Типичная схема измерителя энергии лазерного излучения на фотодиодах [14]

Рисунок 2 Типичная спектральная характеристика кремниевого диода [15]

Термоэлектрические измерители

Типичная конструкция термоэлектрического измерителя представлена на рисунке 3. Принцип работы термоэлектрического измерителя лежит эффект Зеебека. Чувствительный элемент, состоящий из серии связанных между собой термопар, нагревается под воздействием лазерного излучения, вследствие чего на концах элемента появляется разность потенциалов.

Преимуществами детекторов на основе термопар являются высокая чувствительность, возможность измерения характеристик как непрерывного, так и импульсного лазерного излучения, широкий спектральный диапазон. Диапазон измеряемых мощностей для непрерывного излучения составляет от 100мкВт до 10 кВт и энергий, для импульсного излучения - от 100мкДж до 20 Дж. Для проведения прецизионных измерений мощности излучения требуется длительное воздействие оптического излучения на чувствительный элемент. Таким образом, детектор подходит для измерения импульсов, длительность которых превышает 1 мс. [16]

I

Рисунок 3 Типичная конструкция чувствительного элемента измерителя мощности и энергии лазерного импульса на основе термопар [17]

Детекторы на основе пироэлектрического эффекта

Для измерения энергии импульсов мощного лазерного излучения обычно применяют детекторы на основе пироэлектрического эффекта. В основе работы детектора лежит пироэлектрический эффект. При воздействии мощного лазерного излучения на чувствительный элемент вследствие нагрева на краях пластины появляются электрические заряды. Детекторы на основе пироэлектрического эффекта позволяют измерять величины энергии импульсов до единиц Джоулей. Время отклика детекторов данного типа по сравнению с предыдущими детекторами сравнительно мало, что делает их наиболее популярными для проведения измерений энергии импульсов эксимерных лазеров.

Максимальное электрическое напряжение, детектируемое на краях чувствительного элемента, пропорционально энергии импульса оптического излучения и может быть представлено в виде:

а

тах

/(t)dt

где С - эффективная емкость пироэлектрического элемента, Г1 - чувствительность пластины [18]. Типичный отклик на воздействие лазерного излучения представлен на рисунке

Р, мВт

имп

II, мВ

Е= I РсК

'■имп

Рисунок 4 Типичный отклик пироэлектрического детектора на воздействия импульсного оптического излучения [18]

Пироэлектрические детекторы имеют ряд особенностей, которые следует учитывать при измерении энергии лазерного импульса:

1. Пироэлектрические детекторы измеряют импульсы с длительностью не более 1 мкс. Также для данных детекторов существует ограничение по частоте генерации импульсов (см. рисунок 5).

2. Пироэлектрические детекторы измеряют количество теплоты, поэтому они требуют калибровки с целью удалению постоянной составляющей, образованной температурным режимом в помещении.

3. Пироэлектрические детекторы в равной степени способны регистрировать вибрации, поэтому их следует устанавливать на виброустойчивой поверхности.

5мс/дел

Рисунок 5 Осциллограмма импульсов пироэлектрического детектора на основе пленок PVDF для серии импульсов оптического излучения [19]

4. Вследствие большого импеданса чувствительный элемент детектора чувствителен к электромагнитному излучению.[20] Основные параметры современных средств измерения приведены в таблице

Таблица 2. Сравнительные характеристики современных измерителей энергии импульсного лазерного излучения.

Тип детектора Режим измерений Диапазон энергий Время отклика Длины волн Особенности

Фотодиод Непрерывный /импульсный 10 пкДж -800 нДж 10 пс -10 нс 325 нм -1.7 мкм Плохое поглощение в УФ области

Термоэлектриче ский измеритель Непрерывный Квазиимпульсн ый 1 мДж -5 Дж 10 мс 150 нм -12 мкм Большое время отклика в импульсном режиме,

зависит от температуры

Пироэлектричес кий измеритель Импульсный 100 нДж -5 Дж 10 мкс 150 нм -12 мкм Чувствителен к изменению температуры

Фотоэлектричес кий измеритель Импульсный 50 мкДж -5 Дж 2 нс 150 нм -1.06 мкм Нечувствител ен к изменению температуры

Экспериментальные исследования фотоэлектрического отклика в пленках оксида индия-олова, результаты показали [21], что измеритель энергии в основе которого лежит вышеупомянутый эффект обладает рядом преимуществ таких, как большее быстродействие по сравнению с пироэлектрическими и термоэлектрическими измерителями, более низкую чувствительность к температуре окружающей среды, отсутствие необходимости выставления нулевого уровня показаний. Т.к. оксид индия-олова прозрачен в видимой области спектра, что при измерении энергии можно пренебречь влиянием естественного освещения.

Отработанная технология нанесения пленок 1ТО и отсутствие редкоземельных материалов позволяет надеяться на низкую финальную стоимость производства измерителей по сравнению с пироэлектрическими сенсорами. Цель работы.

Целью работы является исследования явления фотоэлектрического отклика на воздействие оптического излучения УФ диапазона и создание на основе полученных результатов измерителя энергии импульсов лазерного излучения УФ диапазона. Научная новизна работы заключается в том, что в ней:

1. Впервые была обнаружена анизотропия фотоэлектрического отклика пленок 1ТО.

2. Впервые была продемонстрирована корреляция между градиентом проводимости пленок 1ТО и величиной фотонапряжения.

3. Впервые был обнаружен и исследован фотомагнитный отклик пленок ITO на воздействие мощного УФ излучения.

4. Было обнаружено появление фотоэлектрической эмиссии при воздействии лазерного излучения.

5. Предложена физическая модель на основе неоднородной фотоэлектрической эмиссии, описывающая фотоэлектрический отклик пленок ГГО.

6. Создан исследовательский макет измерителя энергии импульсов эксимерного лазера с чувствительным элементом, на основе пленок ГТО.

Защищаемые положения:

1. Экспериментально обнаружено, что электрического поле, возникающее при воздействии мощного лазерного излучения на пленки 1ТО, имеет выделенное направление, обусловленное преимущественной ориентацией кристаллитов;

2. Экспериментально установлено, что электрическое поле, возникающее при воздействии мощного лазерного излучения на пленки оксида индия-олова, пропорционально интенсивности лазерного излучения;

3. Экспериментально установлено, что в пленках ГГО при воздействии мощного лазерного излучения (X =248 нм) возникает магнитное поле;

4. Экспериментально установлено, что основным механизмом, определяющим величину регистрируемой разности потенциалов, при воздействии лазерного излучения на пленки ГТО, является фотоэлектрическая эмиссия;

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование фотоэлектрического отклика пленок оксида индия-олова и создание на его основе измерителя энергии импульсов лазерного излучения»

Апробация работы.

Результаты работы были представлены на конференциях ФизикА (2015, г. Санкт-Петербург) и III Международной научно-практической конференция «Зешопса -2015».

По результатам работы получен патент на полезную модель № 20161323220/28(050110) «Устройство для измерения энергии импульса лазерного излучения ультрафиолетового диапазона». Внедрение результатов.

Результаты настоящего исследования используются на кафедре Световодной фотоники Санкт-Петербургского национального исследовательского университета

информационных технологий, механики и оптики при создании измерителей энергии эксимерных лазеров для длин волн 193 нм, 248 нм и 308 нм, которые планируется использовать в лазерных системах, производимых компанией ООО «Оптосистемы». Результаты работы

1. Проведены экспериментальные исследования фотоэлектрического отклика пленок 1ТО;

2. Обнаружен и исследован фотомагнитный отклик пленок 1ТО;

3. Обнаружена фотоэлектрическая эмиссия при воздействии мощного оптического излучения;

4. Предложена модель возникновения фотоэлектрического отклика в пленках 1ТО, на основе фотоэлектрической эмиссии;

5. Создан и исследован измеритель энергии импульсного лазерного излучения на основе фотоэлектрического отклика пленок 1ТО;

6. Разработана методика измерения энергии лазерных импульсов на основе фотоэлектрического отклика пленок 1ТО.

Публикации.

Основное содержание диссертации опубликовано в 3 статьях в журналах, входящих в список ВАК. Получен 1 патент на полезную модель. Полный список публикаций по теме диссертации приведен в конце автореферата и составляет 1 2 наименований. Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложена на 106 страницах машинописного текста, содержит 97 рисунков, список цитируемой литературы представлен 97 наименованиями.

ГЛАВА 1. Литературная часть

Первая глава посвящена обзору результатов теоритических и экспериментальных исследований фотоэлектрических эффектов в пленках различных материалов.

В главе рассматриваются различные подходы к определению величин мощности, в случае непрерывного излучения, и энергии, в случае импульсного излучения, их достоинства и недостатки.

Особое внимание уделено результатам исследования фотоэлектрических эффектов в пленках различных материалов: полупроводников, металлов, диэлектриков. Рассматриваются различные модели возникновения разности потенциалов на краях пленки при воздействии оптического излучения.

Сформулированы цель и задачи работы, определены методы их решения.

Раздел 1.2 Фотоэлектрический отклик пленок 1ТО.

Оопёа1а е1 а1. обнаружил эффект в пленках ГТО [22], который может быть использован для измерения энергии импульсов лазерного излучения ультрафиолетового диапазона. Было показано, что при воздействии лазерного излучения на краях пленок ГТО возникает разность потенциалов. (см. рисунок 1.1) Схема эксперимента Оопёа1а приведена на рисунке 1.2.

Зависимость площади импульсов фотоэлектрического отклика от интенсивности лазерного излучения оказалась линейна в широком диапазоне энергий импульсов. Авторы [22] наблюдали, что длительность импульса не зависит от плотности энергии падающего излучения.

Для всех образцов Оопёа1а и др. наблюдали наличие времени отклика - периода времени между временем нарастания лазерного импульса и временем нарастания величины фотоэлектрического отклика. Для ультрафиолетового лазерного излучения время отклика не зависело от состава пленок, для ИК излучения наблюдался рост времени отклика с увеличением концентрации оксида олова. Было обнаружено, что параметры фотоэлектрического отклика от энергии (далее -чувствительность) сильно зависит от концентрации олова в пленках ГТО (Рисунки

1.3-1.5). Данные зависимости коррелируют с зависимостью размера кристаллита от концентрации примеси в пленках 1ТО. (Рисунок 1.6)

5мВ/дел

5мВ/дел

время, не

время, не

Рисунок 1.1 Фотоэлектрический отклик пленок 1ТО на воздействие импульсного лазерного излучения с длиной волны 1,09 мкм(а) и 280 нм (Ь).

Авторы [22] предположили, что наблюдаемый эффект очень похож на эффект появления разности потенциалов под воздействием оптического излучения называемый в литературе как аномальный фотовольтаический эффект.

Рисунок 1.2 Схема экспериментов по исследованию фотоэлектрического отклика

пленок 1ТО.

Рисунок 1.3 Зависимость напряжения фотоэлектрического отклика от интенсивности лазерного излучения (для длины волны 1.09 мкм)

и X

га 150

с; ^

н О

к

О)

о.

со

100

50

-*- ИК излучение

УФ излучение

--к---

■

■ ■ ■

0.02 0.04 0.06 0.08 0.1

Мольная доля оксида олова

0.12

0.14

Рисунок 1.4 Зависимость времени отклика от состава пленок 1ТО

Рисунок 1.5 Зависимость наклона зависимости фотоэлектрического отклика от энергии для различных составов пленок ITO и разных длин волн

лазерного излучения

26 -1-1-

О 0.05 0.1 0.15

Мольная доля оксида олова

Рисунок 1.6 Зависимость проводимости и среднего размера кристаллитов от

концентрации примеси

Раздел 1.3 Аномальный фотовольтаический эффект

Аномальный фотовольтаический эффект впервые был обнаружен Пенсаком [23] в 1958 году для тонких пленок теллурида кадмия, нанесенных с помощь вакуумного напыления под определенным углом. Теллурид кадмия

В экспериментах Пенсака и Гольдштейна [23] пленки теллурида кадмия были нанесены с помощью вакуумного напыления под определенным углом источника. Угол напыления варьировался от 0О до 60О. Скорость напыления составляла 1000 А/мин. (См. рисунок 1.7)

Ржунок 1.7 Схема напыления в экспериментах Гольдштейна и Пенсака[24] Угловая зависимость не приведена, потому что при некоторых значениях угла напыления не удалось получить воспроизводимых результатов. Типичные величины напряжений, измеренные для CdTe для углов напыления 10О, 16О и 21О, были 53В, 69В и 85В соответственно. При нормальном нанесении покрытия фотоотклика не наблюдалось.

Эксперименты показали, что выбор контактов некритичен. При приложении электродов вдоль образца напряжение возникало непрерывно вдоль пластинки. Рентгеновские изменения показали, что пленка теллурида кадмия состоит из кристаллитов, размеры которых сопоставимы с толщиной пленки. Кристаллиты имели кубическую структуру и плоскости (111) кристаллитов были преимущественно ориентированы параллельно поверхности подложки. Полярность не зависела от материала или ориентации подложки [24]. Отрицательный электрод наблюдался вблизи источника напыления. Гольдштейн и

Пенсак объяснили данный эффект наличием большого числа p-n переходов соединенных последовательно.

Позже было показано, что тонкие пленки CdTe могут обладать не только кубической структурой, но и гексагональной плотноупакованной структурой [25]. Матсуно и остальные предположили, что наличие фотовольтаического отклика связано с гексагональной кристаллической структурой тонких пленок (Рисунок 1.8) [26].

Длина волны,

Рисунок 1.8 Зависимость фотовольтаического отклика от длины волны падающего излечения: при угле напыления в пленки равном 45О (а), фотовольтаического эффекта при напылении пленки по нормали к поверхности (Ъ) и пазносжи потенциалов пли облучении вискепа (/ГГс (с) А241. Авторы сравнили зависимости фотовольтаического отклика в трех характерных случаях: при угле напыления равном 45О, при напылении под углом 0О относительно нормали к поверхности пленки и выращенного монокристаллического

вискера СёТе. В случае напыления под определенным углом отрицательный электрод, как и в случае [23], наблюдался вблизи источника напыления. В случае напыления по нормали к поверхности пленка была нанесена на проводящую пленку, а сверху на неё был нанесен золотой контакт. Авторы связывают появление фотовольтаического отклика преимущественной ориентацией кристаллитов СёТе. Положительный электрод ассоциируется с плоскостью (111) Сё, в то же время отрицательный электрод связан с гранью (111) Те (см. Рисунок 1.9).

Рисунок 1.9 Схематичное изображение структуры пленки (а), одиночный

кристаллит (Ь), кристаллографическая полярность (с) [24]

Температурные зависимости фотоэлектрического отклика для тонких пленок СёТе представлены на рисунке 1.10. С уменьшением температуры напряжение холостого хода возрастает, причем, начиная с определённых значений, зависимость от температуры становится линейной. Температурная зависимость фотоэлектрического отклика тонких пленок СёТе в экспериментах Пенсака и Гольдштейна описывалась эмпирической зависимостью:

кТ

и = — 1п(///о + 1)

е

где ^ постоянная Больцмана, T - температура, e - заряд электрона, ^-постоянная, I-интенсивность света.

Температура, °С

Рисунок 1.10 Температурная зависимость напряжения холостого хода тонких пленок CdTe при различных значениях интенсивности падающего света. [24]

Шарма и Сривастава [27] провели ряд исследований фотоэлектрического отклика тонких пленок теллурида кадмия различных толщин.

Для тонких пленок CdTe с толщиной менее 500 нм наблюдаемое напряжение фотоэлектрического отклика было отрицательным, при увеличении толщины пленки напряжение поменяло полярность.

При облучении образцов через подложку наблюдаемое напряжение было все время отрицательным. Изменения полярности не наблюдалось. (См. Рисунок 1.11)

500 6*5 730 6Т5 »000

Толщина пленки, нм

Рисунок 1.11 Зависимость величины электрического поля для пленок CdTe, напыленных при различных температурах подложки, в зависимости от толщины: кривая а Т=250ОС, кривая Ь=200оС. Пленка освещалась сверху. Облучение производилось с помощью Не-Ые лазера.

Сравнительные кривые для облучения сверху и через подложку для различных температур подложки для толщины 500нм приведены на рисунках 1.12-1.13. Шарма и Сривастава предложили для описания явления фотодиффузионную модель, суть которой заключается в диффузии новообразованных носителей заряда от поверхности вглубь материала (см. рисунок 1.14).

3*5 S» TSC

Толщина пленки, нм

Рисунок 1.12 Зависимость величины электрического поля для пленок CdTe, напыленных при различных температурах подложки, в зависимости от толщины: кривая а Т=250ОС, кривая Ь=200ОС. Пленка освещалась через подложку. Облучение производилось с помощью He-Ne лазера.

Сульфид цинка

Аномальный фотовольтаический эффект наблюдался также в кристаллах сульфида цинка [28]. Ширина запрещенной зоны ZnS составляет 3.7 эВ [29]. Фотоэлектрический эффект наблюдался при длинах волн излучения меньших, чем длина волны, соответствующая ширине запрещенной зоны сульфида цинка (340нм).

30 Ю9 150 £00

температура подложки,

Рис. 1.13 Зависимость напряжения фотоэлектрического отклика в зависимости

от температуры подложки во время процесса напыления. Толщина пленок -500нм. Кривая а - освещение сверху, кривая Ь - освещение через подложку. Освещение производилось Не-Ые лазером.

На рисунке 1.15 представлено изображение монокристалла ZnS. Аномальный фотовольтаический отклик наблюдался, когда измерение напряжения производилось в направлении перпендикулярном бороздам.

Полярность измеренного напряжения имеет определенное направление. Отрицательный полюс наблюдался на той грани кристалла, которая была выращена позднее.

лазерное излучение

Рисунок 1.14 Иллюстрация к фотодиффузионной моделе: а) пленка до облучения, Ь) пленка при облучении сверху, с)пленка при облучении через подложку

Рисунок 1.15 Изображение монокристалла на изображении видны

характерные борозды

Зависимость напряжения холостого хода для монокристалла /дБ от интенсивности ультрафиолетового излучения приведена на рисунке 1.16 [30].

300

250

200

150

Ю0

50

Фотонапряжение, В

ЖГ 60 ¿0 / ^ 05% ;% £

2г

0]%

0.3%

30% юо%

мощность излучения

Рисунок 1.16 Зависимость напряжения холостого хода для монокристаллов ZnS в зависимости от интенсивности УФ излучения

Температурная зависимость фотоэлектрического отклика /дБ, приведенная на рисунке 1.17, аналогична температурной зависимости фотовольтаического отклика для СёТе. Для больших интенсивностей излучения наблюдалось насыщение напряжения фотовольтаического отклика при уменьшении температуры (см. рисунок 1.18).

Для описания явления Мерц предложил следующую модель. Монокристалл /дБ имеет включения с различными кристаллическими структурами: кубической и гексагональной плотноупакованной. Для гексагональной плотноупакованной структуры четвертый слой атомов совпадает по расположению с третьим слоем атомов в сегменте с кубической структурой (см. рисунок 1.19). Автор модели предполагает, что данный факт приводит к искривлению зон на интерфейсе кубической и гексагональной плотноупакованной фазах (см. рисунок 1.20). Таким

образом, по мнению авторов, фотоэлектрический эффект может быть обусловлен совокупностью последовательно соединенных p/n переходов.

Фотонапряжение, В

-5Я?- £SLJ \ ИЗО-- ----- ---- Фотонапряжение, В

за А /

\ Л50 JÖff * Ль, И У

яа - 4L \ Г" X

# 2.3 2J 1. j Jff 2J i.s J.i Jtö

ЯЗ fOP ■-- \ \ \ -

■ so ■ ■ • 4 \ \ ...... У .....

-ш -но -jx -ла -ю -я -щ -50

х 40 fi и » se » jh мв

Температра, °С

Рисунок 1.17 Температурная зависимость фотоэлектрического отклика ХпХ

Величина напряжения фотовольтаического отклика в экспериментах Мерца также описывалась выражением ( 1).

В случае малых интенсивностей выполняется условие 1/10<<1, таким образом, выражение ( 1) преобразуется в следующее:

kT I U = -е Iq

( 2)

Таким образом, зависимость напряжения фотоотклика становится линейной. В обратном случае 1/10>>1, выражение ( 1) преобразуется к виду:

kT I

что соответствует второму участку на рисунке 1.16.

Рисунок 1.18 Температурная зависимость фотоволътаического отклика монокристалла ZnS при больших интенсивностях ультрафиолетового излучения

гексагональная структура

\10QQV

| кубическая структура

Рисунок 1.19 Кристаллографическая модель, предлагаемая Мерцем для описания фотовольтаического эффекта, наблюдаемого в кристаллах

Рисунок 1.20 Предлагаемая зонная структура монокристалла ZnS

Ьешрюку [31] провел ряд экспериментов по исследованию воздействия светового потока различной длины волны на монокристалл /дБ. Типичная зависимость параметров (напряжения холостого хода и тока короткого замыкания) фотоэлектрического отклика монокристалла /дБ в зависимости от длины волны излучения (см. Рисунок 1.21). Черофф и Келлер [32] показали, что при некоторых длинах волн напряжение фотоэлектрического отклика меняет свою полярность.

Рисунок 1.21 Зависимость фотонапряжения холостого хода (штриховая линия) и фототока короткого замыкания (сплошная линия) для монокристаллов 2пБ

CRYSTAL 1 ПС

Hia л

A

и о

<и

X

re z

-9. I

длина волны,X

Рисунок 1.22 Фотонапряжение холостого хода (сплошная линия) и фототок короткого замыкания (штриховая линия) для монокристаллов ZnS до отжига

(А) и после отжига (В).

Следует отметить, что Lempicki [31] не наблюдал зависимости полярности электродов от структуры и направления роста монокристаллов ZnS. После отжига образцов в течение 30 минут при температуре 400оС наблюдалось изменение величины и полярности напряжения холостого хода. После отжига величина максимального наблюдаемого напряжения стала больше, чем напряжение, соответствующее ширине запряженной зоны монокристалла ZnS. Lempicki [31] также показал, что полярность напряжения фотоэлектрического отклика связана с направлением тока при возникновении пироэлектрического эффекта. Согласно, высказанной им гипотезе, напряжение фотоэлектрического отклика в первую очередь связано с неоднородностями кристаллической структуры. В 1961 году Гертруда Ноймарк (Gertrude Neumark) [33] выдвинула теорию для описания фотоэлектрического эффекта. Суть теории заключается в том, что в кристаллах, где имеет место чередование кубической и гексагональной фазы, не

происходит полной компенсации электрической поляризации в гексагональной фазе из-за наличия вставок фазы, обладающей кубической структурой (см. Рисунок 1.23).

Рисунок 1.23 Иллюстрация к модели Ноймарк[33]: (а) в случае полной компенсации поляризации гексагональной фазы свободными носителями заряда, (Ъ) в случае отсутствия компенсации Селенид цинка

Впервые аномальный фотоэлектрический отклик монокристаллов ZnSe наблюдался Каттером и Вудсом [34]. Особенностью зависимости напряжения фотоэлектрического отклика является двукратная смена полярности при увеличении длины волны. Каттер и Вудс объяснили наблюдаемое явление с помощью p-n переходов, возникающих между областями монокристалла с кубической структурой и гексагональной структурой.

El-Shazly и др. [35] провели исследование тонких пленок селенида цинка, нанесенных с помощью вакуумного термического напыления под углом 45о для различных температур спекания, различных материалов и температур подложек. Зависимости напряжения фотоэлектрического отклика представлены на рисунках 1.24 и 1.25.

Рисунок 1.24 Ток короткого замыкания при облучении светом различной длины волны для монокристаллов

Е1-8Ьаг1у и др. обнаружили, что пленки /пБе состоят из кристаллитов, имеющих кубическую и гексагональную структуру и плоскость (111), ориентированную параллельно поверхности подложки. Для описания явления авторы предложили использовать модель Мерца для монокристаллов /пБ.

30 25

СО 20

«и

I'5

ОС £-10

га х

е

о

-5

-10

;

-А ш

ч/уа\

А' Х% ■ Д' \

В V

■ 1 ■ 1 1 1 1 , 1 1 1 1 , , !

100 200 ГлГо

300

Рисунок 1.25 Напряжения холостого хода для пленок ZnSe в зависимости от температуры спекания. Сплошная линия соответствует прямому освещению, штриховая - через подложку. Толщины пленок: А-62нм, В-130нм, С-246нм, D-193нм.

Теллурид цинка

Пал и др. [36] провели исследование фотовольтаического отклика тонких пленок ZnTe. Основные результаты исследований приведены на рисунках 1.26-1.30.

Толщина, мкм

Рисунок 1.26 Зависимость напряженности поля фотоэлектрического отклика тонких пленок ZnTe от толщины покрытия

Температура подложки при напылении, °С

Рис. 1.27 Зависимость напряженности поля фотоэлектрического отклика тонких пленок 2пТв от угла, под которым производилось напыление

о ю ао эо ^о 50 ео тс ао Температура подложки при напылении, °С

Рисунок 1.28 Зависимость напряженности поля фотоэлектрического отклика тонких пленок 2пТв от температуры подложки во время напыления

Интенсивность, Вт/м2

Рисунок 1.29 Зависимость напряженности поля фотоэлектрического отклика тонких пленок 2пТв от интенсивности излучения

1Q0 -

s

100 30O 40P 5M iW 700 вМ 3(30

Длика волны, нм

Рисунок 1.30 Зависимость напряженности поля фотовольтаического отклика пленок ZnTe от длины волны падающего излучения

Экспериментальные результаты, полученные Палом и др. соответствуют основным закономерностям фотоэлектрического отклика, наблюдаемого для пленок CdTe, что может говорить об одинаковой физической природе явления.

Авторы предложили в качестве модели для описания эффекта возникновения фотоэлектрического отклика модель возникновения пространственного заряда на границах зерен. Кремний и германий

Kallmann и др. [37] наблюдали появление напряжения в тонких пленках кремния и германия, значения которого превышали напряжение, соответствующее ширине запрещенной зоны на порядки. Наибольшие измеренные значения напряжения составляли 300В при температуре жидкого азота. Авторы предложили модель, включающую ряд p-n переходов, образованных на зернах пленки и включенных последовательно.

Позднее Брандхорст и Поттер [38] провели исследования аномального фотоэлектрического отклика тонких пленок кремния на подложках оксида магния и карбида кремния, а также пленок карбида кремния.

Брандхорст и Поттер [38] наблюдали зависимость величины напряжения фотоэлектрического отклика от градиента толщин. Согласно модели, предложенной вышеупомянутыми авторами напряжение обусловлено наличием пространственного заряда, индуцированного световым потоком, напряжение зависит от концентрации ловушек для неосновных носителей заряда, а также от градиента толщины пленки. Ройтер и Щмидт [39] провели ряд экспериментов по исследованию фотоэлектрического отклика тонких пленок кремния, арсенид галлия и твердого раствора кремния и арсенида галлия. Помимо фотоэлектрического эффекта для их образцов наблюдалось отрицательное дифференциальное сопротивление (см. рисунок 1.3).

>

-1500

300 . 350 Г (К)

Рисунок 1.31 Температурная зависимость напряжения фотоэлектрического отклика, тока фотоэлектрического отклика и проводимости для тонких пленок GaAs:Si(50%) при облучении белым светом.

Возникновение аномального фотовольтаического эффекта Ройтер и Шмидт [39] связывают с отрицательной подвижностью носителей, находящихся в определенных энергетических состояниях.

Выводы

Фотоэлектрический отклик на воздействие оптического излучения наблюдался в целом ряде материалов. Эффект наблюдался как в металлах, так и в пленках полупроводников.

Для всех экспериментов наблюдалось возникновение напряжение, величина которого существенно превышала значение запрещенной зоны. Величина измеряемого напряжения в ряде случаев линейно зависит от мощности падающего излучения. Измеряемые величины фототоков в рассмотренных исследованиях оказали слишком малыми, чтобы использовать данный эффект для генерации энергии.

В силу большого внутреннего сопротивления большинства исследуемых материалов, измерение разности потенциалов требует использования специальных методик и измерителей со сверхвысоким входным сопротивлением. В данном контексте, 1ТО является уникальным материалом, обладающим низким внутренним сопротивлением, что позволяет применить его для измерения энергии импульсов оптического излучения. Высокая проводимость пленок 1ТО также обеспечивает низкие паразитные емкости, что уменьшает время отклика. Потенциальными преимуществами детекторов на основе фотоэлектрического эффекта являются:

1. Линейная зависимость измеряемого напряжения от мощности падающего оптического излучения в широком диапазоне величин последней;

2. Для пленок 1ТО характерны низкие времена отклика, что позволяет использовать их для детектирования импульсов оптического излучения, длительность которых составляет единицы и десятки наносекунд;

3. В отличие от измерителей на основе пироэлектриков, измерители на основе фотоэлектрического эффекта не чувствителен к механическому воздействию;

Для описания фотоэлектрического эффекта были выдвинуты ряд моделей:

• Большое количество р-п переходов, включенных последовательно;

• Возникновение последовательности чередующихся кристаллических фаз (например, кубической и гексагональной);

• Возникновение нескомпенсированного положительного и отрицательного зарядов на границах зерен поликристаллических пленок.

Для пленок 1ТО ни одна из представленных моделей не описывает полностью явление возникновение фотоэлектрического отклика.

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И ФОТОМАГНИТНОГО ОТЛКИКА ПЛЕНОК

1ТО

В главе 2 приведены основные экспериментальные результаты фотоэлектрического отклика пленок ГГО. Определены физические закономерности явления фотоэлектрического и фотомагнитного отклика. Экспериментальные исследования фотоэлектрического отклика показали, что фотонапряжение, регистрируемое на электродах линейно зависит от энергии импульса лазерного излучения. Впервые продемонстрирована анизотропия электрического поля фотоэлектрического отклика. Был обнаружен и исследован фотомагнитный отклик пленок 1ТО. Продемонстрировано, что фотоэлектрический отклик может быть успешно применен для измерения энергии лазерных импульсов для различных длин волн.

Раздел 2.1 Процесс нанесения тонких пленок

Пленки были нанесены методом магнетронного распыления с помощью установки УФН-74 [40]. Схема и изображение установки магнетронного распыления представлены на рисунках 2.1 и 2.2. Напыление производилось по нормали к поверхности подложки. Угол расхождения пучка не превышал 2О Частота вращения составила 200 об/мин.

направление вращения держателя подложек

Рисунок 2.1 Схема напыления пленок 1ТО (вид сбоку): 1 - подложка, 2 - реактор с

напыляемым веществом

Мишень для напыления представляла собой сплав металлов индия и олова в соотношении 9:1. Примесь олова была равномерно распределена по объему мишени. Подложка находилась при постоянной температуре равной 300ОС. При осаждении на горячую подложку происходило окисление частиц металла до оксида.

Рисунок 2.2 Изображение установки магнетронного напыления

Раздел 2.2 Размеры и характеристики пластин с покрытием 1ТО

Для экспериментальных исследований были изготовлены несколько пластин с покрытием 1ТО. Типичные размеры пластин составили 150 мм х 50 мм. Из пластин были вырезаны исследовательские образцы c типичными размерами, представленными на рисунке 2.3

медные контакты

1ТО

медные контакты

Рисунок 2.3 Схематичное изображение и типичные размеры экспериментальных

образцов

Раздел 2.3 Нанесение металлических контактов

На пленки 1ТО с помощью электронно-лучевого напыления были нанесены металлические контакты. Все пластины предварительно проходили очистку изопропиловым спиртом, далее проводилась предварительная обработка плазмой внутри камеры непосредственно перед напылением. Толщина контактов составила в среднем 500 нм. Типичная форма контактов приведена на рисунке 2.3. Для исследования анизотропии фотоэлектрического отклика были изготовлены специальные исследовательские образцы с нанесенными по кругу контактами (см. рисунок 2.4). Напряжение отклика измерялось между противоположными контактами.

электроды

Рисунок 2.4 Схематичное изображение образцов для определения анизотропии

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Плясцов Семен Алексеевич, 2017 год

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. https://cohrcdn.azureedge.net/assets/pdf/COHR_ExcimerCatalog2016revC.pdf

2. Halfpenny, D. Surface modification of silica with ultraviolet laser radiation/ D. Halfpenny, D. Kane, R. Lamb, et al.//Appl Phys A - 2000 - Номер 71 - С. 147.

3. Liu J. Surface modification of bisphenol A polycarbonate material by ultraviolet Nd:YVO4 laser high-speed microprocessing technology/J. Liu, S. Wang, M. Lv and X. Zeng// J. Micromech. Microeng. - 2014 - Том 24 - С.085002-085012

4. Shah V. Laser surface-engineered vanadium carbide coating for extended die life/ V. Shah, N. B. Dahotre//Journal of Materials Processing Technology - 2002 - Том 124 - С. 1057112

5. Hernandez M. Evaluation of microstructure and mechanical properties of nitrided steels/M. Hernandez, M.H. Staia, E.S. Puchi-Cabrera// Surface & Coatings Technology - 2008 - Номер 202 - С.1935-1943

6. Tsai P.C. Improving the erosion resistance of plasma-sprayed zirconia thermal barrier coatings by laser glazing/ P.C. Tsai, J.H. Lee, and C.L. Chang// Surface and Coatings Technology - 2007 - Том 202 - С. 7197724

7. Li T. Phase transformation during surface ablation of cobalt-cemented tungsten carbide with pulsed UV laser/ T. Li, Q. Lou, J. Dong, et al.// Appl. Phys A - 2001 -Номер 73 - С. 391

8. Chandra P. UV laser-ablated surface textures as potential regulator of cellular response/ P. Chandra, K. Lai, H.-J. Sung, N. S. Murthy, and J. Kohn// Biointerphases - 2010 - Том 5 - Номер 53

9. Tosto, S. Surface ablation by excimer laser irradiation of Ti and Ti6Al4V alloy/ S. Tosto, A. Di Bartolomeo, P. Di Lazzaro// Appl. Phys. A - 1996 - Номер 63 - С. 385

10. de Benito-Llopis L. Ten-year Follow-up of Excimer Laser Surface Ablation for Myopia in Thin Corneas./ L. de Benito-Llopis, J. L. Alió, D. Ortiz, M. A. Teus, A. Artola, // American Journal of Ophthalmology - 2009 - Том 147 - Номер 5 - С. 768-773

11. Slepicka P. Surface ablation of PLLA induced by KrF excimer laser/ P. Slepicka, I. Michaljanicova, P. Sajdl, P. Fitl, V. Svorcik // Applied Surface Science - 2013 -Том 283 - С. 438-444

12. http://hank.uoregon.edu/experiments/modelocked-flberlaser/aboutmeasunnglaserpowemdenergyoutputflnal.pdf

13. Barna A. Compact energy measuring system for short pulse lasers/ A Barna, I B Foldes, Z Gingl, R Mingesz// Metrol. Meas. Syst. - 2003 - Том. XX - №2 - С. 187190.

14. Webster J. G. The Measurements, Instrumentation and Sensors Handbook/ J. G. Webster - CRC Press LLC, 1999. - 2588 с.

15. http://optical-technologies.info/a-short-review-of-laser-power-and-energy-measurement-devices/

16. https://muxindia.wordpress.com/2014/11/06/passive-infrared-sensor-pir-sensor/

17. https: //www.newport.com/t/thermopile-laser-power-sensor-technolo gy

18. Odon A. Processing Of Signal Of Pyroelectric Sensor In Laser Energy Meter/A. Odon// Measurement Science Review - 2001 - Том. 1 - Номер 1 - C. 215 - 218.

19. Odon A. Voltage Response of Pyroelectric PVDF Detector to Pulse Source of Optical Radiation/A. Odon//Measurement Science Review - 2005 - Том. 5 -Раздел 3 - C. 55 - 58.

20. https://www.linkedin.com/pulse/5-rules-get-accurate-laser-energy-measurements-sensor-ephraim-shafner

21. Мешковский И.К., Плясцов С.А. Фотоэлектрический и фотомагнитный отклик пленок оксида индия-олова // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики - 2015. - Т. 15. - № 6(100). - С. 969-975

22. Gondal M.A., Durrani S.M.A., Khawaja E.E. Laser pulse photodetectors based on Sn-dopes indium oxide films/M.A. Gondala, S.M.A. Durrani, E.E. Khawaja// Eur. Phys. J. Appl. Phys. -1999 - Номер 8 - С. 37-42.

23. Pensak L./ High-Voltage Photovoltaic Effect/H. Pensak//Phys. Rev. - 1958 -Номер 109 - С. 601.

24. Goldstein B. High-Voltage Photovoltaic Effect/B. Goldstein, L.Pensak//J. Appl. Phys. - 1958 - Том 30 - Номер 2 - С. 155 - 161.

25. Weinstein M. The Growth Of Wurtzite CdTe And Sphalerite Type CdS Single-

crystal Films/M. Weinstein, G. A. Wolf, and B. N. Das//Applied Physics Letters -1965 - Том 6 - Номер 4 - С. 73-75.

26. Matsuno J. Crystal Growth and Orientation of Vacuum Deposited Films of CdTe/ J. Matsuno, M. Inoue//J.J. of Appl. Physics - 1967 - Том 6 - Номер 3 - С. 297- 304.

27. Sharma, S. Anomalous photovoltaic effect of vacuum deposited CdTe films./S. Sharma, R. Srivastava// Thin solid films - 1987 - Номер 150 - С. 217-226.

28. Merz, W. The photovoltaic effect in striated ZnS single crystals/W. Merz// Helvetica Physica Acta - 1958 - Том. 31 - С. 625-635.

29. Sooklal, K. Photophysical Properties of ZnS Nanoclusters with Spatially Localized Mn2+/ K. Sooklal, B. Cullum, S. Angel, C. Murphy// Journal of Physical Chemistry - 1996 - Номер 100 - С. 4551-4555.

30. Pal, U. The anomalous photovoltaic effect in polycrystalline zinc telluride films./ U. Pal, S. Saha, A. Chaudhuri, H. Banrjee // J. of Appl. Phys. -1991 - Номер 69 - С. 6547.

31. Lempicki, A. Anomalous Photovoltaic Effect in ZnS Single Crystals/A. Lempicki, // Phys. Rev. - 1958 - Номер 113 - С. 1204-1209.

32. Cheroff, G. Optical Transmission and Photoconductive and Photovoltaic Effects in Activated and Unactivated Single Crystals of ZnS /G. Cheroff, S. Keller// Physical Review - 1958 - Номер 111 - С. 98-102.

33. Neumark, G. Theory of the Anomalous Photovoltaic Effect of ZnS./ G. Neumark//Phys. Rev. - 1962 - Номер 112 - С. 838-845.

34. Cutter, J. The anomalous photovoltaic effect in zinc selenide./ J. Cutter, J. Woods// Journal of Physics D: Applied Physics - 1975 - Номер 8 - С. 314-321.

35. El-Shazly, A. Anomalous photovoltaic effect in thin films of ZnSe obliquely deposited in vacuum./ A. El-Shazly, M. Kenawy, H. El-Shair, M. El-Nahass, H.

Soliman// Journal of Physics D.:Applied Physics - 1983 - Номер. 16 - С. 19671976.

36. Pal, U. The anomalous photovoltaic effect in polycrystalline zinc telluride films./ U. Pal, S. Saha, A. Chaudhuri, H. Banrjee//J. of Appl. Phys. - 1991 - Номер 69 - С. 6547.

37. Kallmann, H. Photovoltages in Silicon and Germanium Layers./ H. Kallmann, B. Kramer , Haidemanakis, E., McAleer, W., Backemeyer, H., & Pollak, P.// Journal of Electrochemical Society - 1961 - Номер 108 - С.247-251.

38. Brandhorst, H. High Photovoltages in Silicon and Silicon Carbide Films and Their Origin from a Trap-Induced Space Charge./ H. Brandhorst, A. Potter, // Journal of Applied Physics - 1964 - Номер 35 - С. 1997-2003.

39. Reuter, H., Schmitt, H./Anomalous photovoltaic effect and negative photoconductivity in thin, amorphous GaAsSi films/H. Reuter, H. Schmitt, //Journal of Applied Physics - 1995 - Номер 77 - С. 3209-3218.

40. Е. Берлин, Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления тонких пленок./ Е. Берлин, С. Двинин, Л. Сейдман. - Москва: Издательство Техносфера, 2007.

41. http://www.tek.com/oscilloscope/mso3000-dpo3000

42. https://sensing.honeywell.com/honeywell-sensing-sensors-magnetoresistive-hall-effect-applications-005715-2-en.pdf

43. https://www.coherent.com/lasers/laser/excimer-lasers-and-applications/compex

44. http://www.alphalas.com/images/stories/products/laser diagnostic tools/Ultrafast P hotodetectors UPD ALPHALAS.pdf

45. http://www.optosystems.ru/ru/laser-cleaning-systems/nd-yag/

46. Р.А. Браже, Электродинамическая конвекция свободный носителей заряда в полупроводниках/ Браже Р.А.//Физика твердого тела - 1997 - Том 39 - номер 2 - С.280-283

47. P. Manneville. Rayleigh-Bernard convection, thirty years of experimental, theoretical, and modeling work/ P. Manneville. //Dynamics of Spatio-Temporal

Cellular Structures Springer Tracts in Modern Physics Volume - 2006 - Номер 207 - С. 41-65

48. Ginley M. Handbook of transparent semiconductors, Springer, 2010, 534с.

49. Z. Qiao, Fabrication And Study Of Ito Thin Films Prepared By Magnetron Sputtering, Dissertation.

50. Ortiz T. Thickness uniformity and optical/structural evaluation of RF sputtered ZnO thin films for solar cell and other device applications/ T. Ortiz, ■ C. Conde, ■ T. M. Khan, ■ B. Hussain// Appl. Phys. A - 2017 - Номер 123 - С. 280

51. ZHANG Y., SONG Q., SUN Zh. Research on Thin Film Thickness Uniformity for Deposition of Rectangular Planar Sputtering Target, 18th International Vacuum Congress (IVC-18), Physics Procedia 32 (2012) 903 - 913

52. Sysoev E.V. Microrelief measurements for white-light interferometer with adaptive algorithm interferogram/ E.V. Sysoev, R.V. Kulikov// Processing II Key Engineering Materials. -2010 - Том. 437 - С.35-39

53. http://www.touptek.com/product/showproduct.php?lang=en&id=216

54. http://gwyddion.net/

55. Kim D.-H. Thickness dependence of electrical properties of ITO film deposited on a plastic substrate by RF magnetron sputtering/ D.-H. Kim, M.-R. Park, H.-J. Lee, G.-H. Lee// Applied Surface Science - 2006 - Номер 253 - С.409-411

56. Gulen M. Role of annealing temperature on microstructural and electro-optical properties of ITO films produced by sputtering / M. Gulen, G. Yildirim, S. Bal, A. Varilci, I. Belenli, M. Oz // J Mater Sci: Mater Electron - 2013 - Том 24 - Номер 2 - С.467-474

57. Kim H. Effect of film thickness on the properties of indium tin oxide thin films/ H. Kim, J. S. Horwitz, G. Kushto, A. Pique ' , Z. H. Kafafi, C. M. Gilmore, and D. B. Chrisey// J. Appl. Phys. - 2000 - Том 88 - Номер 10 - С. 6021-6025

58. Tuna O. High quality ITO thin films grown by dc and RF sputtering without oxygen/ O. Tuna, Y. Selamet, G. Aygun and L. Ozyuzer// J. Phys. D: Appl. Phys. -2010 - Номер 43 - С.055402

59. https://www.bruker.com/ru/products/x-ray-diffraction-and-elemental-analysis/x-ray-diffraction/d8-discover/overview.html

60. Поречная Н.А. Топография и магнитный отклик железосодержащего стекла по данным магнитно-силовой микроскопии/ Н.А. Поречная, С.А. Плясцов, А.А. Набережнов, А.В. Филимонов// Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Физико-математические науки - 2010 - Том 4 - Номер 109 - С.113-117.

61. Андреева Н.В. Исследование поверхностного пьезоотклика керамики титаната стронция методами силовой микроскопии пьезоотклика при низких температурах/Н.В. Андреева, С.А. Плясцов, А.В. Филимонов//Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Физико-математические науки - 2012 - Том 1 - Номер 141 - С.7-12.

62. Raoufi, D., Hosseinpanahi, F. J The effect of film thickness on surface morphology of ITO thin films/ D. Raoufi, F. J. Hosseinpanahi// Theor Appl Phys - 2013 -Номер 7 - С. 21

63. Ghoranneviss Z. Structural and morphological properties of ITO thin films grown by magnetron sputtering/Z. Ghoranneviss, E. Akbarnejad, M. Ghoranneviss// J Theor Appl Phys - 2015 - Номер 9 - С.285-290

64. Thickness dependence of structural, electrical and optical properties of indium tin oxide (ITO) films deposited on PET substrates/ L. Hao, X. Diao, H. Xu, B. Gu, T. Wang//Applied Surface Science - 2008 - Том 254 - Номер 11 - С. 3504-3508

65. El-Nahass, M.M. Thickness dependence of structural and optical properties of indium tin oxide nanofiber thin films prepared by electron beam evaporation onto quartz substrates/ M.M. El-Nahass, E.M. El-Menyawy// Materials Science and Engineering B, Solid-State Materials for Advanced Technology - 2012 - Том 177 -Номер 2 - С. 145-150

66. S. Marikkannu, M. Kashif, N. Sethupathy, V.S. Vidhya, Sh. Piraman, A. Ayeshamariam, M. Bououdina, N. M. Ahmed, M. Jayachandran, Effect of substrate temperature on indium tin oxide (ITO) thin films deposited by jet nebulizer spray

pyrolysis and solar cell application, Materials Science in Semiconductor Processing, Volume 27, November 2014, Pages 562-568, ISSN 1369-8001, http://dx.doi.org/10.1016/j.mssp.2014.07.036.

67. Wang R.X. Influence of annealing temperature and environment on the properties of indium tin oxide thin films/ Wang R.X., Beling C.D., Fung1 S., Djurisic A.B., Ling C.C., Kwong C., Li S.// Journal of Physics D: Applied Physics - 2005 - Том 38 -Номер 12

68. Gulen M. Role of annealing temperature on microstructural and electro-optical properties of ITO films produced by sputtering/ M. Gulen, G. Yildirim, S. Bal, A. Varilci, I. Belenli, M. Oz// J Mater Sci: Mater Electron - 2013 - Том 24 - Номер 2 - с. 467-474

69. Peng Y. M. Effects of Annealing Temperature of Indium Tin Oxide Thin Films Prepared onto Glass by Sol-Gel Spin Coating Method/ Y. M. Peng, Y. K. Su, C. J. Chu, R. Y. Yang, R. M. Huang// Advanced Materials Research - 2012 - Том 343344 - С. 116-123

70. Lan Y.-F. Microstructural characterization of high-quality indium tin oxide films deposited by thermionically enhanced magnetron sputtering at low temperature/ Y.-F. Lan, Y.-H. Chen, J.-L. He, J.-T. Chang// Vacuum - 2014- Номер 107 - С.56-61

71. Lee H.-Ch. Behaviours of carrier concentrations and mobilities in indium-tin oxide thin films by DC magnetron sputtering at various oxygen flow rates/ H.-Ch. Lee, O. Ok Park// Vacuum - 2004 - Том 77 - Номер 1 - С.69-77

72. Tauc J. Optical properties and electronic structure of amorphous Ge and Si/J. Tauc// Materials Research Bulletin - 1968 - Том 3 - Номер 1 - С.37-46

73. Gondorf A. Mobility and carrier density in nanoporous indium tin oxide films/ A. Gondorf, M. Geller, J. WeiBbon, A. Lorke, M. Inhester, A. Prodi-Schwab, D. Adam// Phys. Rev. B - 2011 - Номер 83 - С. 212201

74. Lin JJ. Electronic conduction properties of indium tin oxide: single-particle and many-body transport/Lin JJ, Li ZQ//J Phys Condens Matter. - 2014 - Том 34 Номер 26 - С.343201

75. Schlaf R. Work function measurements on indium tin oxide films/R. Schlaf, H Murata, Z.H Kafafi//Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena -2001 - Том 120 - Номера 1-3 - С. 149-154

76. Sugiyama K. Dependence of indium-tin-oxide work function on surface cleaning method as studied by ultraviolet and x-ray photoemission spectroscopies/K. Sugiyama, H. Ishii Y. Ouchi// Journal of Applied Physics - 2000 - Том 87 - С. 295

77. Kim, JS; Lagel, B; Moons, E; Johansson, N; Baikie, ID; Salaneck, WR; Friend, RH; (2000) Kelvin probe and ultraviolet photoemission measurements of indium tin oxide work function: a comparison. In: SYNTHETIC METALS. (Pp. 311 - 314). ELSEVIER SCIENCE SA

78. Bel Hadj Tahar R. Tin doped indium oxide thin films: Electrical properties/ R. Bel Hadj Tahar, T. Ban, Y. Ohya, Y. Takahashi// J. Appl. Phys. - 1998 - Том 83 - С. 2631

79. Kaushik D. K. Metal-insulator transition in tin doped indium oxide (ITO) thin films: Quantum correction to the electrical conductivity/ D. K. Kaushik, K. Uday Kumar, A. Subrahmanyam// AIP Advances - 2017 - Том 7 - С.015109

80. Fang X. Pulsed laser deposited indium tin oxides as alternatives to noble metals in the near-infrared region/X. Fang, C L Mak, Sh. Zhang, Zh. Wang, W. Yuan and H. Ye// Journal of Physics: Condensed Matter - 2016 - Том 28 - Номер 22 - С. 224009

81. Ying-Feng Lan, Ying-Hung Chen, Ju-Liang He, Jing-Tang Chang, Microstructural characterization of high-quality indium tin oxide films deposited by thermionically enhanced magnetron sputtering at low temperature, Vacuum 107 (2014) 56-61

82. Daniel Magnfalt, Fundamental processes in thin film growth. The origin of compressive stress and the dynamics of the early growth stages, 2014 (Диссертация)

83. I. Petrov, P. B. Barna, L. Hultman, J. E. Greene Microstructural evolution during film growth, J. Vac. Sci. Technol. A 21(5), S117-S128 (2003)

84. Берлин Е.В. Получение тонких пленок реактивным магнетронным распылением / Е.В. Берлин, Л.А. Сейдман. - М.: Техносфера, 2014. - 255 с. -(Мир материалов и технологий).

85. H. Yu, Y. Jiang, T. Wang, Zh. Wu, Ch. Chen, J. Jiang, H. Jing, Influence of baffle on improving the thickness uniformity of thin film deposited by magnetron sputtering system, 5th International Symposium on Advanced Optical Manufacturing and Testing Technologies: Optoelectronic Materials and Devices for Detector, Imager, Display, and Energy Conversion Technology, Proc. of SPIE Vol. 7658, 76581N 2010 SPIE doi: 10.1117/12.866615

86. Zhang Y. Research on Thin Film Thickness Uniformity for Deposition of Rectangular Planar Sputtering Target/ Zhang Y., Song Q., Sun Zh.// Physics Procedia - 2012 - Номер. 32 - С. 903 - 913

87. F. Rashidi, A Study of Thickness Distribution and Crystal Structure of Sputter-deposited Silicon Thin Films (Диссертация)

88. Kim K. Energy bandgap variation in oblique angle-deposited indium tin oxide/ K. Kim, J. H. Park, Hyunsoo Kim, Jong Kyu Kim, E. F. Schubert, J. Cho// Applied Physics Letters - 2016 - Номер 108 - С.041910

89. Zhong, Y. Optical and electrical properties of indium tin oxide thin films with tilted and spiral microstructures prepared by oblique angle deposition/ Y. Zhong, Y. Shin, C. Kim, B. Lee, E. Kim, Y. Park, T. Kim // Journal of Materials Research - 2008 -Том. 23 - Номер 9 - С. 2500-2505.

90. Chen L.-Ch. Oblique-Angle Sputtering Effects on Characteristics of Nanocolumnar Structure Anisotropic Indium Tin Oxide Films/ L.-Ch. Chen, Ch.-Ch. Chen, Y.-T. Sung, Y.-Y. Hsu// J. Electrochem. Soc. - 2009 - Том 156 - Номер 6 - С. H471-H474;

91. Stan G. E., Tilt C-Axis Crystallite Growth Of Aluminium Nitride Films By Reactive RF-Magnetron Sputtering/ G. E. Stan, I. Pasuk, L. M. Trinca, A. C. Galca, M. Enculescu, F. Miculescu// Digest Journal Of Nanomaterials And Biostructures -2012 - Том 7 - Номер 1 - С. 41- 50

92. Galca A. C., Structural and optical properties of c-axis oriented aluminum nitride thin films prepared at low temperature by reactive radio-frequency magnetron sputtering/ A.C. Galca, G.E. Stan, L.M. Trinca, C.C. Negrila, L.C. Nistor // Thin Solid Films - 2012 - С. 328-333

93. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Москва: Издательство 'Мир': 2003

94. Szorenyi T., Atypical characteristics of KrF excimer laser ablation of indium-tin oxide films/ T. Szorenyi, Z. Kfintor, L.D. Laude// Applied Surface Science - 1995 -Номер 86 - С.219-222

95. M. Park, Ultrafast laser ablation of indium tin oxide thin films for organic light-emitting diode application/ M. Park, B. H. Chon, H. S. Kim, S. Ch. Jeoung, D. Kim, J.-Ik Lee, Hye Y. Chu, H. R. Kim// Optics and Lasers in Engineering - 2006 -Номер 44 - С.138-146

96. Patsalas P. Optical Properties and Plasmonic Performance of Titanium Nitride/ Patsalas P., Kalfagiannis N., Kassavetis S.// Materials - 2015 - Номер 8 - С. 31283154.