Транспортные явления в тонкопленочных системах (ZnO/In2O3)83, (SnO2/In2O3)69, (ZnO-C)81, (In2O3-C)74, (ZnO/C)25 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Панков Сергей Юрьевич

• Панков Сергей Юрьевич
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Панков Сергей Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 Литературный обзор

1.1 Структура и физические свойства оксидных полупроводников

1.1.1 Структура и электрические свойства 1п2О3

1.1.2 Структура и электрические свойства 7пО

1.1.3 Структура и электрические свойства БпО2

1.2 Тонкопленочные многослойные системы на основе оксидных полупроводников

1.3 Транспортные явления в оксидных полупроводниках. Механизмы электропереноса

Выводы к главе

ГЛАВА 2 Методики получения образцов и исследования физических

свойств

2.1 Получение тонкопленочных образцов

2.2 Исследование структуры и фазового состава полученных образцов

2.2.1 Рентгеноструктурный фазовый анализ

2.2.2 Анализ методом просвечивающей электронной микроскопии

2.3 Исследование электрических свойств

2.3.1 Измерение электросопротивления и термоэдс при комнатной температуре

2.3.2 Измерение температурных зависимостей электросопротивления и термоэдс

2.3.3 Измерение эффекта Холла методом Ван дер Пау

2.4 Измерение магнитных свойств

2.5 Измерение оптических свойств

ГЛАВА 3 Структура и физические свойства систем «оксидный

полупроводник-оксидный полупроводник»

3.1 Структура тонкопленочных систем (7пОЛп2О3)83, (8пО2/!п2О3)б9

3.2 Электрические свойства тонкопленочных систем (7пОЛп2О3)83, (БпО2/1п2Оз)б9 при комнатной температуре

3.3 Электрические свойства тонкопленочных систем (7пОЛп2О3)83, (БпО2/1п2О3)б9 в диапазоне температур от 77 до 300 К

Выводы ГЛАВЫ

ГЛАВА 4 Структура и физические свойства тонких пленок «оксидный полупроводник-углерод»

4.1 Структура тонкопленочной системы (1п2О3-С)74

4.2 Электрические свойства тонкопленочной системы (1п2О3-С)74 при комнатной температуре

4.3 Электрические свойства тонкопленочной системы (1п2О3-С)74 в диапазоне температур от 77 до 300 К

4.4 Структура тонких пленок (7пО/С)25 и (7пО-С)81

4.5 Электрические свойства образцов (7пО-С)81 и (7пО/С)25 при

комнатной температуре

4.6 Электрические свойства образцов (7пО-С)81 и (7пО/С)25 в в диапазоне температур от 77 до 300 К

4.7 Магниторезистивный эффект в системе 7пО-С

Выводы ГЛАВЫ

ГЛАВА 5 Влияние термообработки на структуру и электрические свойства систем «оксидный полупроводник-углерод»

5.1 Влияние термообработки на структуру и электрические свойства системы (1п2О3/С)74

5.2 Влияние термообработки на структуру и электрические свойства системы (7пО-С)81

Выводы ГЛАВЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Транспортные явления в тонкопленочных системах (ZnO/In2O3)83, (SnO2/In2O3)69, (ZnO-C)81, (In2O3-C)74, (ZnO/C)25»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Полупроводники на основе оксидов металлов привлекают повышенное внимание исследователей и материаловедов, благодаря низкой стоимости и своим уникальным свойствам, сочетающим прозрачность в видимом диапазоне света и высокую электрическую проводимость [1]. Такое сочетание свойств обеспечивается большой шириной запрещённой зоны и относительно высокой концентрацией носителей заряда. Практический интерес к данным материалам связан с активным применением оксидов металлов и структур на их основе в различных приборах функциональной электроники [2-8], газовых датчиках, в качестве катализаторов, при разработке детекторов гамма-излучений, в оптоэлектронных преобразователях и др [9,10].

Несмотря на сходство с другими широкозонными полупроводниками оксиды металлов имеют ряд особенностей. Во многих случаях можно считать, что кристаллическая решётка оксидов металлов состоит из катионов металла и анионов кислорода. Из-за этого такие дефекты, как вакансии и междоузельные атомы, являются заряженными и электрически активными, то есть проявляют донорные или акцепторные свойства. Такие дефекты и границы кристаллитов значительно влияют на их электропроводность. При этом механизмы этого влияния остаются во многом невыясненными. Это утверждение в особенности справедливо по отношению к тонким плёнкам, в которых помимо дефектов существенную роль может играть размерность системы электронов по отношению к тем или иным явлениям.

Известно, что электропроводность плёнок оксидов металлов существенно зависит от условий их синтеза и наличия определенной концентрации той или иной примеси [11,12]. При этом значения электропроводности, представленные в литературе, изменяются от типичных для вырожденных полупроводников с зонным механизмом проводимости до очень малых, характерных для изоляторов с активационной или прыжковой проводимостью. Известно, что многие функциональные свойства улучшаются, если широкозонные полупроводники имеют наноразмерную поликристаллическую структуру [13,14]. Однако

уменьшение размера кристаллитов приводит к возрастанию влияния на стабильность электрических свойств процессов рекристаллизации пленок при повышении рабочих температур. Одним из возможных способов стабилизации структуры таких функциональных материалов и повышения термической стабильности наноструктурного состояния является легирование оксидов металлов различными примесями или формирование многослойных наноструктур из различных окислов.

Тема данной диссертации соответствует «Перечню приоритетных направлений фундаментальных исследований», утвержденных Президиумом РАН (раздел 1.2 - «Физика конденсированного состояния вещества», подраздел 1.2.5 -«Физика твердотельных наноструктур, мезоскопика»). Данная работа является частью комплексных исследований, проводимых на кафедре физики твёрдого тела ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет» при поддержке Минобрнауки в рамках государственного задания (проект № 3.1867.2017/4.6) и гранта РФФИ № 19-48-360010 р_а.

Цель и задачи работы: Целью работы являлось установление зависимости электрических свойств тонкопленочных систем (7пО/1п2О3)83, (ЗпО2/1п2О3)69, (1П2О3-С)74, (гпО-С)81, (/пО/С)25 от их структуры.

В рамках поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Синтезировать многослойные системы с разной толщиной слоев.

2. Установить фазовый состав и структуру синтезированных пленок в зависимости от условий получения.

3. Исследовать электрические свойства полученных тонкопленочных систем в зависимости от состава, толщины слоев и температурного диапазона.

4. Оценить применимость моделей механизмов электропереноса низкотемпературной электропроводности для синтезированных пленок.

5. Исследовать закономерности влияния термообработки на структуру, фазовый состав и электрические свойства в тонкопленочных системах (1п2О3-С)74,

(гпО-С)81.

Научная новизна работы.

1. Установлено, что в тонких пленках (7пО/1п2О3)83 и (БпО2/1п2Оз)69, полученных послойным осаждением оксидных полупроводников 7пО, 1п2О3, БпО2 формируется морфология, которая зависит от толщины слоев: двухфазный композит при толщинах бислоев менее 1,5 нм и 2,6 нм соответственно, и многослойная структура, состоящая из кристаллических или аморфных слоев оксидных полупроводников при больших толщинах.

2. Электрические свойства синтезированной системы (8пО2/1п2Оз)69 определяются структурным состоянием формируемых пленок и температурным интервалом их исследования. Для тонких пленок (БпО2/1п2Оз)69 с аморфной структурой при толщине бислоя менее 2,6 нм в интервале температур от 77 до 300 К выявлена последовательная смена механизма проводимости от прыжкового с переменной длиной прыжка в узкой полосе энергий вблизи уровня Ферми к прыжкам по ближайшим соседям, который сменяется прыжковым электропереносом с переменной длиной прыжка по локализованным состояниям в хвосте зоны проводимости при температурах, близких к комнатной. Переход от островковой структуры к многослойной при толщинах бислоя более 2,6 нм сопровождается переходом от сильной локализации носителей заряда к слабой во всем низкотемпературном интервале.

3. В многослойных тонкопленочных структурах (7пО/С)25 с различной толщиной бислоя при температурах 77 К и 300 К обнаружен магниторезистивный эффект, достигающий величины 1 и 0,3 % соответственно при внешнем магнитном поле ~ 1,0 Тл, который отсутствует в пленках (7пО-С)81, представляющих собой нанокомпозит оксид цинка - углерод.

4. Для тонких пленок системы (1п2О3-С)74 в интервале температур от 77 до 300 К выявлена последовательная смена механизма проводимости от прыжкового с переменной длиной прыжка в узкой полосе энергий вблизи уровня Ферми к прыжкам по ближайшим соседям, который сменяется прыжковым электропереносом с переменной длиной прыжка по локализованным состояниям в хвосте зоны проводимости при температурах, близких к комнатной.

5. Изменения электрофизических свойств образцов систем (7пО/1п2О3)83 и (ЗпО2/1п2О3)69 определяются переходом от случайного распределения фаз друг в друге к многослойной структуре при толщине бислоя Иы ~ 1,5 нм и Иы ~ 2,6 нм соответственно. Оптические и электрические свойства данных систем в случае многослойной структуры определяются фазой оксида индия.

На защиту выносятся следующие результаты и положения

1. В условиях послойного осаждения на подложку при комнатной температуре структура тонких пленок (7пО/1щО3)83 и ^пО2/1щО3)69 зависит от толщины слоя. При малых толщинах бислоев (до 1,5 нм и 2,6 нм соответственно) исследуемые пленки имеют неупорядоченную структуру случайным образом распределённых в пленке фаз, а при большей толщине бислоя формируется многослойная структура из отдельных слоев с четко выделенной границей раздела.

2. Для тонких пленок (БпО2/1п2О3)69 и (1п2О3-С)74 в области низких температур выявлена последовательная смена механизма проводимости от прыжкового с переменной длиной прыжка в узкой полосе энергий вблизи уровня Ферми к прыжкам по ближайшим соседям, который сменяется прыжковым электропереносом с переменной длиной прыжка по локализованным состояниям в хвосте зоны проводимости при температурах, близких к комнатной.

3. Для тонких пленок (7пО-С)81 в диапазоне температур от 77 до 150 К реализуется прыжковый механизм проводимости носителей заряда с переменной длиной прыжка по локализованным состояниям, лежащим в узкой полосе энергий вблизи уровня Ферми, характерный для 2D систем.

4. В многослойных тонкопленочных структурах (7пО/С)25 при 77 К и 300 К обнаружен магниторезистивный эффект, который отсутствует в пленках (7пО-С)81, представляющих нанокристаллиты оксида цинка, хаотически расположенные в аморфной матрице углерода.

Практическая значимость работы.

1. Методом ионно-лучевого напыления с помощью послойного осаждения синтезированы многослойные и композитные пленки на основе оксидных

полупроводников и углерода: (7пО/1п2О3)83, (8пО2/1щО3)69, (1щО3-С)74, (2пО-С)81, (7пО/С)25.

2. Тонкие пленки (7пО/1п2О3)83 имеют низкие удельное электрическое сопротивление (1,4-10-3 Ом^см для образцов с толщиной бислоя 1,5 нм), обладают высокой прозрачностью в видимом диапазоне длин волн (~ 80 %) и большой шириной запрещенной зоны (~ 4 эВ), что делает их перспективными для применения в изделиях прозрачной электроники в качестве функциональных слоев.

3. Послойное осаждение оксидного полупроводника и углерода снижает рост кристаллитов 1п2О3 и 7пО в системах (1п2О3-С)74 и (7пО-С)81 соответственно по сравнению с чистыми оксидами и повышает их термическую устойчивость.

Достоверность и надежность результатов.

Основные результаты и выводы диссертации получены в результате анализа экспериментальных данных. Экспериментальные данные получены на достаточном количестве исследованных образцов, что обеспечивает надежность результатов. Достоверность полученных экспериментальных данных подтверждается их воспроизводимостью и использованием надежных и проверенных методик. Анализ экспериментальных данных проводился на основе большого количества литературных данных с использованием современных моделей и теоретических подходов. Всё перечисленное подтверждает достоверность полученных результатов и выводов диссертации.

Апробация работы. Результаты диссертации представлялись на следующих Международных и Российских конференциях:

- II Международная научно-практическая конференция «Графен и родственные структуры: синтез, производство и применение», (Тамбов, 2017);

- У11-я Международная молодежная школа-конференция «Современные проблемы физики и технологии» (Москва, 2018);

- 1У, У и У1 Международные молодежные научные конференции «Физика. Технологии. Инновации» ФТИ-2017, ФТИ-2018, ФТИ-2019 (Екатеринбург, 2017, 2018, 2019);

- 55, 57, 58 Отчетные научно-технические конференции профессорско-преподавательского состава, сотрудников, аспирантов и студентов ВГТУ, секция «Физика твердого тела», (Воронеж, 2015, 2017, 2018).

- ХХ1У-я Международная конференция «Релаксационные явления в твердых телах» (Воронеж, 2019).

Публикации и личный вклад автора. По теме диссертации опубликовано 18 научных работ, в том числе 4 работы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Обсуждение полученных результатов и подготовка работ к печати проводились при участии доктора физико-математических наук, профессора Калинина Юрия Егоровича, доктора физико-математических наук, доцента Ситникова Александра Викторовича.

Автор принимал непосредственное участие в синтезе образцов, при анализе, систематизации, обсуждении результатов и подготовке статей к публикации. Экспериментальные данные по исследованию структуры, электрических, магниторезистивных свойств тонкопленочных систем, представленных в диссертации, получены автором лично.

Объём и структура работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 1 22 наименований. Основная часть работы изложена на 120 страницах, содержит 68 рисунков и 12 таблиц.

ГЛАВА 1. Литературный обзор 1.1 Структура и физические свойства оксидных полупроводников

В настоящее время наиболее исследованы и применяемы соединения на основе окислов индия, цинка и олова, что в первую очередь связано с их электрическими характеристиками (таблица 1.1) [15]. Все эти оксиды имеют электронный тип проводимости и их электрические свойства сильно зависят от степени окисления (стехиометрии по кислороду). Удельное электрическое сопротивление в зависимости от условий синтеза лежит в диапазоне 10-2 - 2104 Омсм для пленок оксида индия, 102 - 10-3 Омсм - для оксида цинка и 10-1 - 4104 Омсм для диоксида олова [16].

Таблица 1.1 - Электрические характеристики оксидных полупроводников [15]

Материал Ширина Проводимость, Концентрация Подвижность,

запрещенной Ом/см -3 электронов, см 3 см2/Всм

зоны, эВ

1щО3 3,75 10000 >1021 35

7пО 3,35 8000 >1021 20

БпО2 3,6 5000 >1020 15

Как известно, электрические свойства определяются особенностями структуры, некоторые из параметров которой для 7пО, 1п2О3 и БпО2 приведены в таблице 1.2.

При определенных условиях получения тонкопленочные широкозонные полупроводники являются прямозонными и вырожденными с Бё > 3 эВ [18,19]. Основной причиной высокой проводимости широкозонных полупроводников является их отклонение от стехиометрии [20]. Электроны проводимости переходят из донорных состояний, связанных с кислородными вакансиями или избыточными ионами металла. Большому дефициту кислорода способствует относительно

низкая энергия образования, которая даже в условиях равновесного роста, дает увеличение плотности носителей свободных зарядов [21,22].

Таблица 1.2. Свойства некоторых оксидных полупроводников[17]

7пО М2О3 БпО2

Ширина запрещенной зоны Eg при 300 К, эВ 3,4 2,7 3,75 3,6

Кристаллическая структура Гексагональная, вюрцит Кубическая, биксбиит Тетрагональная, рутил

Пространственная группа симметрии Р63тс 1а3 Р42тпт

Параметры решетки, нм а: 0,325 с: 0,5207 а: 1,012 а: 0,474 с: 0,319

Рассмотрим более подробно структуру и физические свойства данных оксидов.

1.1.1 Структура и электрические свойства ^Оз

Оксид индия 1п2Оз представляет собой полупроводник п-типа с шириной запрещенной зоны ~ 3,8 эВ [23]. Легированные кристаллы и пленки оксида индия демонстрируют более высокую проводимость при синтезе в восстанавливающих (дефицитных по кислороду) условиях [18]. Это можно объяснить, как кислородными вакансиями, так и междоузлиями индия, поскольку оба типа дефектов приводят к нестехиометрии соединения 1п2О3 [19]. Ранние эксперименты по окислению индия [24] и недавние расчеты по методу теории функционала плотности доказали, что, фактически, в оксиде индия кислородная вакансия является мелким донором [20]. Это поведение аналогично оксиду олова БпО2, но отличается от 7пО, где междоузельные атомы 7п является доминирующим мелким

донором. Танг с сооавторами в [22] показали, что дефектные пары, такие как 1ш-Уо, действуют как мелкие доноры. Добавление доноров в оксид индия позволяет значительно увеличить концентрацию носителей. В работах [25-27] в качестве легирующих примесей использовались следующие элементы: Sn, F, Cd, Т и 7г. Максимальные концентрации носителей, которые могут быть достигнуты, составляют порядка 1,5 х 1021 см-3, что почти соответствует пределу растворимости легирующих примесей в 1п203 (например, Sn), составляющих около 5 ат.% [29]. На рисунке 1.1 показано увеличение концентрации электронов в зависимости от концентрации легирующей примеси. Концентрация электронов возрастает линейно с содержанием легирующей примеси в пленках. Это означает, что электрическая активация примеси составляет почти 100 %.

10"3 ц-

о

\ --1-1—i—i—i i i 11-1-1—|—i—i—I 111-1-1—|—|—I i 11

1025 1 026 1 027 1 02В

(a) Carrier concentration (m_3}

□ - 1П2О3; ♦ - ZnO; o - SnO2.

Рисунок 1.1. - Зависимость удельного электрического сопротивления тонких пленок ITO, SnO2 и ZnO от концентрации носителей. заряда [28]. Прямая линия показывает теоретический предел, рассчитанный в [28] с учетом только рассеяния

на ионизированных примесях

При более высоких концентрациях легирующей примеси (> 3 ат. %) электронная плотность начинает насыщаться при значении около 1,5 х 1021 см-3. Это насыщение связано с пределом растворимости легирующих примесей в оксиде индия [29]. Существуют также различия между различными легирующими элементами. Легирование Sn показывает наибольшую активацию доноров, после чего следует Т^ при этом 7г менее эффективен в качестве легирующей добавки в оксиде индия. Основные электрические свойства оксида индия приведены в таблице 1.3. Интересно отметить, что применение пленок оксида индия в качестве прозрачных электродов началось еще в 1970-х годах, когда физическое понимание основных свойств 1п2О3 было еще очень ограниченным. Только после 2000 года были опубликованы более фундаментальные исследования свойств монокристаллического оксида индия, как теоретические [30, 31], так и экспериментальные [32]. Это еще один случай в истории технологии, когда применение предшествовало полному пониманию материала [33]. Более подробную информацию об электрических свойствах 1п2О3 можно найти в обзоре [34].

Таблица 1.3. Электрические параметры ТщО3 [23]

Параметр Величина

Ширина запрещенной зоны Eg при 300 К, эВ 3,4

Эффективная плотность состояний в зоне проводимости N0, см-3 2,2 - 4,11018

Эффективная масса электрона т*/те 0,2; 0,3

Высокочастотная диэлектрическая проницаемость, 3,95

Статическая диэлектрическая проницаемость, еэ 8,9

Параметр непараболичности в, эВ-1 0,19; 0,38; 0,5

Кристаллографическая структура 1п2О3 относится к кубической сингонии: пространственная группа 206 или 1а-3, структура типа биксбиит [35, 36] (рисунок 1.2). В элементарной ячейке оксида индия содержится 80 атомов, из которых 32

позиции заняты катионами 1п3+ и 48 анионами О2-. В зависимости от типа атомов, индий может находиться в двух неэквивалентных подрешетках типа Ь и d. В обеих подрешетках ионы индия расположены в октаэдрическом окружении атомами кислорода. Характеристика структурных дефектов определяется расположением атомов: в подрешетках d-типа вакансии кислорода занимают место в вершинах вдоль диагонали грани куба, а катионы индия составляют 75 %; в подрешетках Ь-типа вакансии кислорода расположены вдоль пространственной диагонали куба, а 1п3+ составляют 25 %. Вследствие структурных кислородных вакансий, присущих данной группе 1а-3 (по 2-е вакансии для каждого из 2-х типов октаэдрического окружения), эти октаэдры являются искаженными тригонально и тетрагонально соответственно [37-39] (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Схематичное представление структуры биксбиита, как двух подрешеток с двумя сортами атомов индия в различных координационных

окружениях атомами кислорода [37]

Данная структура является основной для оксида индия. Однако при высоких давлениях и температурах оксид индия образует модификацию с гексагональной решеткой типа корунда с пространственной группой симметрии 167 или Я3с и параметрами ячейки а = 5,487 А, с = 14,510 А, 2 = 6 [21].

Октаэдрические окружения 1п кислородом

<110»

1.1.2 Структура и электрические свойства ZnO

Большинство полупроводников с бинарным соединением группы АПВУ1 кристаллизуются в виде кубической структуры цинковой обманки или гексагональной структуры вюрцита, где каждый анион окружен четырьмя катионами по углам тетраэдра, и наоборот. Эта тетраэдрическая координация типична для ковалентной связи sp3, но эти соединения также имеют существенный ионный характер. 7пО представляет собой полупроводник группы А11ВУ1, ионность которого находится на границе между ковалентным и ионным полупроводником. Кристаллические структуры для 7пО, представляют собой вюрцит В4, цинковую обманку В3 и каменную соль В1, которые схематически представлены на рисунке 1.3. В нормальных условиях стабильной фазой является вюрцит. Структура цинковой обманки 7пО может быть стабилизирована только путем роста на подложке с кубической структурой, а структура каменной соли может быть получена при относительно высоких давлениях [23].

а б в

(а) - кубическая структура каменной соли; (б) - кубическая структура цинковой обманки; (в) - гексагональная структура вюрцита

Рисунок 1.3 - Типы кристаллических решеток для оксида цинка 7пО [40]

Стехиометрический оксид цинка является диэлектриком, что обусловлено большим значением ширины запрещенной зоны порядка 3,4 эВ, но путем введения собственных (например, 2т) или внешних (например, Л1гп) дефектов, которые действуют как доноры, 7пО может быть получен проводящим со значениями проводимости до 5 х 103 См-1 полупроводником п-типа. Хотя для прозрачных электродов требуется высокая проводимость, в случае диодов Шоттки или канальных слоев в тонкопленочных полевых транзисторах на основе 7пО [41] применимы низкие значения проводимости (порядка 0,1-1 См см-1).

Несмотря на то, что высокая проводимость п-типа в 7пО может быть легко достигнута, получение оксида цинка р-типа вызывает значительные затруднения [42]. Кроме того, наблюдаемая дырочная проводимость в 7пО является нестабильной в течение длительного времени. Причиной этого является то, что с при введении (глубоких) акцепторов образуются компенсирующие донорные дефекты, которые предотвращают образование 7пО р-типа. На самом деле, уже более 40 лет назад было известно, что 7пО, как и другие полупроводники со структурой вюрцита Л11БУ1 (CdSe, CdS, 7^), трудно получить р-типа проводимости [43].

Используя расчеты по методу теории функционала плотности, Робертсон с коллегами [44] вывел общее правило для пределов легирования различных оксидов, основанное на абсолютных положениях краев валентной зоны и зоны проводимости, выровненных по правилу сродства к электрону. После этого 7пО из-за своей низколежащего потолка валентной зоны имеет, возможно, только легирование п-типа. На рисунке 1.4 показаны донорные и акцепторные уровни в 7пО для различных внутренних и внешних дефектов в 7пО. Видно, что доноры, как правило, очень мелкие (Ев ~ 55 мэВ, кроме кислородной вакансии), в то время как акцепторные уровни гораздо глубже (ЕЛ ~ 150 мэВ). Отчасти это объясняет серьезные трудности при получении 7пО р-типа.

о

-2

^ _4 _ AI В Bi Ga Н In Tl Zn,

CD

Ф — С _

ш

-6 - bi Na ^n

Ag As iu N ~ - p Sb

~-=-=-~-----"-

-8 =_

Position

Рисунок 1.4 - Собственные и несобственные донорные и акцепторные уровни в

запрещенной зоне ZnO [45]

В таблице 1.4 перечислены важные электрические параметры оксида цинка [46]. Эффективная плотность состояний зоны проводимости NC составляет 3,7 х 1018 см-3. Это означает, что для плотностей доноров выше примерно 1019 см-3, характерных для прозрачных электродов ZnO, материал вырождается, то есть уровень Ферми смещается в зону проводимости, а ZnO становится компенсированным.

Таблица 1.4 Электрические параметры ZnO [46]

Параметр Величина

Ширина запрещенной зоны Eg при 300 К, эВ 3,4

Эффективная плотность состояний в зоне проводимости см-3 2,9-4,5 1018

Эффективная масса электрона m*/me 0,318; 0,28; 0,24

Высокочастотная диэлектрическая проницаемость, 8® 8,34

Статическая диэлектрическая проницаемость, 8s 3,74

Параметр непараболичности в, эВ-1 0,29; 0,66; 1,04

1.1.3 Структура и электрические свойства SnO2

Оксид олова SnO2 характеризуется высокой химической и механической прочностью, высокой распространенностью и низкими затратами на сырье и обработку. Пиролитически осажденный оксид олова, легированный фтором, используется для покрытий с низким значением диэлектрической проницаемости, что составляет наибольшее применение осажденных оптически прозрачных электропроводящих оксидов (transparent conductive oxides - ТСО), производимых ежегодно [47]. Оксид олова также используется в качестве катализатора, сам по себе или на металлическом носителе, и является основным материалом в твердотельных газовых сенсорах [48].

Оксид олова встречается в двух составах: оксид олова (SnO) и диоксид олова (SnO2). Наличие этих двух оксидов отражает двойную валентность олова со степенями окисления 2+ и 4+ [48]. Эти два оксида олова отличаются по своей энтальпии образования: AH (SnO) = 3,0 эВ и AH (SnO2) = 6,0 эВ. Это означает, что фаза SnO термодинамически менее стабильна, чем SnO2, и синтезировать оксид олова (SnO) труднее [49].

SnO2 кристаллизуется в тетрагональной структуре рутила (рисунок 1.5) (пространственная группа: P42/mnm) со следующими постоянными решетки: a = b = 0,474 нм, c = 0,319 нм. SnO2 встречается в природе как минерал касситерит, основная руда для добычи олова [50]. Субстехиометрические фазы неизвестны, что подтверждается расчетами из первых принципов [51].

^ - Sn4+ ф - 02

Рисунок 1.5 - Кристаллическая решетка SnO2 типа рутил [16]

Нелегированный SnO2 обычно имеет небольшую кислородную субстехиометрию SnO2-x. В зависимости от недостатка кислорода SnO2-x проявляет низкое удельное сопротивление п-типа порядка 10-3 Омсм (большое значение х, с плотностью носителей до 1021 см-3) или является диэлектриком (малое значение х, р > 106 Ом см) [52]. Стехиометрия (а, следовательно, и удельное электрическое сопротивление) зависят от парциального давления кислорода в ростовой атмосфере. В очень узкой области парциального давления кислорода SnO р-типа можно выращивать только с небольшими значениями подвижности носителей заряда, которые можно использовать в качестве активного канального слоя в тонкопленочных полевых транзисторах [49, 53].

В SnO2 проводимость связана с вакансиями кислорода, выступающими в качестве дважды ионизованных доноров [20] или междоузлий олова [54]. Проводимость дырок для БпО выводится из его большой сферической 5 б орбиты Бп, образующей максимумы валентной зоны [55]. Важные электрические параметры SnO2 приведены в таблице 1.5.

Таблица 1.5. Электрические параметры БпО2 [23]

Параметр Величина

Ширина запрещенной зоны Её при 300 К, эВ 3,6

Эффективная плотность состояний в зоне проводимости N0, см-3 3.7 х 1018

Эффективная масса электрона ш*/ше 0,094; 0,275

Высокочастотная диэлектрическая проницаемость, ± N 8® , 8®' 3,785, 4,175

Статическая диэлектрическая проницаемость, 80х, 8о" 14; 9

Параметр непараболичности в, эВ-1 1,035

1.2 Тонкопленочные многослойные системы на основе оксидных

полупроводников

В поисках пленок TCO с более высокой проводимостью были исследованы многослойные и композиционные тонкопленочные структуры различных составов и толщин. Так Дингл и др. показали, что более высокая электрическая проводимость может быть получена при использовании модуляционного легирования [56]. Электроны проводимости и примесные атомы, их породившие (ионы), пространственно разделяются, что приводит к уменьшению рассеяния электронов на ионах примеси. Рауф применил термообработку полученных методом электронно-лучевого напыления тонких пленок ITO в условиях локального градиента температур и получил значения р = 4.4-Ю-5Ом-см и ^ = 103 см2/Вс [57]. Области с высокой и низкой степенью легирования были расположены в пленках латерально, а не вертикально, как в сверхрешеточных структурах. Теоретическое обоснование получения TCO с высокой подвижностью носителей заряда было предложено Робертсом и Уолденом [58]. Их идея была основаны на физических явлениях, наблюдаемых в транзисторной структуре с высокой подвижностью, случайно обнаруженных Тоттлом и др. [59]. Пленка должна состоять из чередующихся тонких слоев двух полупроводников. Один слой сильно легирован и обеспечивает высокую концентрацию носителей заряда, а второй -материал с высокой подвижностью. Электроны возникают в первом слое, а переносятся - во втором без рассеяния на ионизированных примесях. Модель Роббинса и Уолдена [58] предполагает, что электроны перемещаются в материал с высокой подвижностью из-за различия в сродстве к электрону. Однако успех практической реализации предложенной идеи зависит от точного контроля толщины слоя на наноуровне (например, ~ 5 нм). Кроме того, результат применения этого подхода зависит от чистоты исходных материалов и совместимости их кристаллической структуры для снижения процессов рассеяния, связанных с дефектами интерфейса.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Панков Сергей Юрьевич, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Metal oxides for optoelectronic applications Yu, Xinge; Marks, Tobin J.; Facchetti, Antonio NATURE MATERIALS. - 2016. - Vol. 15 - №: 4 -P. 383-396.

2 Rakesh A. Afre, Sharma N. Maheshwar Sh., Sharon M. Transparent Conducting Oxide Films for Various Applications: а Review // Rev. Adv. Mater. Sci. - 2018. - Vol. 53. - № 1. - P. 79 - 89.

3 Morales-Masis M., De Wolf S., Woods-Robinson R., Ager J. W., Ballif C. Transparent Electrodes for Efficient Optoelectronics // Adv. Electron. Mater. - 2017. -Vol. 3. - №. 5. - P. 1600529.

4 Ramanujam J., Verma A., Gonzalez-Diaz, B, Guerrero-Lemus R. Inorganic Photovoltaics - Planar and Nanostructured Devices // Prog. Mater Sci. - 2016. - Vol. 82. - P. 294 - 404.

5 Korotcenkov G., Brinzari V., Cho B. K. In2O3 - and SnO2-Based Thin Film Ozone Sensors: Fundamentals // J. of Sensors. - 2016. - Р. 3816094.

6 Derek M. R., Sheikh A. A., Patricia M. A. Nanoscale Metal Oxide-Based Heterojunctions for Gas Sensing: A Review // Sens. Actuators B Chem. - 2014. - Vol. 204. - P. 250 - 272.

7 Seiler W. Epitaxial undoped indium oxide thin films: Structural and physical properties // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. - 2013. - Vol. 116. - P. 34 - 42.

8 Minami T. Transparent conducting oxide semiconductors for transparent electrodes / T. Minami // Semicond. Sci. Technol. - 2005. - Vol. 20. - №. 4. - Р. S35.

9 Simpson P.J. Super - fast timing performance from ZnO scintillators / P.J.Simpson // Instr. Meth. - 2003. - . Vol. 505. - Р.82.

10 Росляков И.В. Газовые сенсоры на основе ориентированных нитей ZnO / И.В.Росляков // Письма в ЖТФ. - 2015. - Т. 41. - №19. - С. 23-29.

11 Lewis B.G. Applications and processing of transparent conducting oxides / B.G. Lewis, D. C. Paine // MRS Bulletin. - 2000. - Vol. 25. - Issue. 8. - Р. 22-27.

12 Edwards P.P. Basic materials physics of transparent conducting oxides / P.P. Edwards, A. Porch, M. O. Jones, D. V. Morgan and R. M. Perks // Dalton Trans. - 2014.

- Vol. 19. - Р. 2995.

13 Ohta H. Highly electrically conductive indium-tin-oxide thin films epitaxially grown on yttria-stabilized zirconia (100) by pulsed-laser deposition / H. Ohta, M. Orita, M. Hirano, H. Tanji, H. Kawazoe and H. Hosono // Appl. Phys. Lett. - 2000. - Vol. 76.

- Issue. 19. - Р. 2740.

14 Габриельс, К. С. Структура и электрические свойства гетерогенных систем на основе оксидных широкозонных полупроводников SnO2 и In2O3: дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.04.07 / Габриельс Константин Сергеевич. - Воронеж, 2013. -168 с.

15 Семикина, Т.В. Оксидная электроника как одно из направлений прозрачной электроники / Т.В. Семикина, В.Н. Комащенко, Л.Н. Шмырева // Электроника и связь 3' Тематический выпуск «Электроника и нанотехнологии». -2010. - С. 20-28.

16 Чопра, К.Тонкопленочные солнечные элементы: Пер. с англ. с сокращениями / К. Чопра, С Дас. - М.: Мир, 1986. - 435 с.

17 Ellmer, K. Resistivity of polycrystalline zinc oxide films: current status and physical limit. J. Phys. D: Appl. Phys. - 2001. - Vol. 34. -P. 3097-3108.

18 Frank, G. and K^tlin, H. Electrical properties and defect models of tin-doped indium oxide layers. Appl. Phys. - 1982. - Vol 27. - P. 197-206.,

19 Clanget, R. Ionized impurity scattering in degenerate In2O3. Appl. Phys. -1973. - Vol. 2. - P. 247-256.

20 Agoston, P., Albe, K., Nieminen, R.M., and Puska, M.J. Intrinsic n-type behavior in transparent conducting oxides: a comparative hybrid-functional study of M2O3, SnO2, and ZnO. Phys. Rev. Lett. - 2009. - Vol. 103. - P. 245501.

21 Liu, C.P., Foo, Y., Kamruzzaman, M. et al. (2016). Effects of free carriers on the optical properties of doped CdO for full-spectrum photovoltaics. Phys. Rev. Appl. -2016. - Vol.6. - P. 064018.

22 Tang, L.-M., Wang, L.-L., Wang, D. et al. (2010). Donor-donor binding in In2Ü3: engineering shallow donor levels. J. Appl. Phys. - 2010. - Vol. 107. - P. 083704.

23 Transparent Conductive Materials: Materials, Synthesis, Characterization, Applications, First Edition. Edited by David Levy and Erick Castellyn. 2018 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Published 2018 by Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA

24 Rosenberg, A.J. Oxidation of intermetallic compounds. II. Interrupted oxidation of InSb. J. Phys. Chem. - 1960. - Vol. 64. - P. 1143.

25 Kryzhanovsky, B.P.. Reflection of semiconducting indium oxide films in the infrared spectral region. Soviet Phys. - 1961. - Optics Spectr. 359: 359.

26 Groth, R. Untersuchungen an halbleitenden Indiumoxydschichten. Phys. Status Solidi B. - 1966. - Vol. 14. - P. 69-75.

27 Frank, G., Kauer, E., Kustlin, H., and Schmitte, F.J. Transparent heat-reflecting coatings for solar applications based on highly doped tin oxide and indium oxide. Sol. Energy Mater. - 1983. - Vol. 8. - P. 387-398.

28 Bellingham, J.R., Phillips, W.A., and Adkins, C.J. Intrinsic performance limits in transparent conduction oxides. J. Mater. Sci. Lett. - 1992. - Vol. 11. - P. 263-265.

29 Frank, G., Brock, L., and Bausen, H.D. The solubilities of Sn in In2O3 and In in SnO2 crystals grown from Sn-In melts. J. Cryst. Growth. - 1976. - Vol. 36. - P. 179180.

30 Karazhanov, S.Z., Ravindran, P., Vajeeston, P. et al. Phase stability, electronic structure, and optical properties of indium oxide polytypes. Phys. Rev. B: Condens. Matter. - 2007. - Vol. 76. - P. 075129.

31 Walsh, A., Silva, J.L.F.D., Wei, S.-H. et al. Nature of the band gap of I^Os revealed by first-principles calculations and X-ray spectroscopy. Phys.Rev. Lett. - 2008. - Vol. 100. - P. 167402.

32 Janowitz, C., Scherer, V., Mohamed, M. et al. Experimental electronic structure of M2O3 and Ga2O3. New J. Phys. - 2011. - Vol. 13. - P. 85014.

33 Greene, J.E. Tracing the 5000-year recorded history of inorganic thin films from -3000 BC to the early 1900s AD. Appl. Phys. Rev. - 2014. - Vol. 1. - P. 041302.

34 Bierwagen, O. Indium oxide - a transparent, wide-band gap semiconductor for (opto)electronic applications. Semicond. Sci. Technol. - 2015. - Vol. 30. - P. 024001.

35 Поваренных, А.С. Кристаллохимическая классификация минеральных видов / А.С. Поваренных - Киев, 1966. - 547 с.

36 Урусов, В.С. Теоретическая кристаллохимия / В.С. Урусов. - М.: Изд-во МГУ, 1987. - 275 с.

37 Максимова, О. В. Влияние легирования и условий осаждения на локализацию и перенос электронов в тонких плёнках оксида цинка и оксида индия: дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.04.09 / Максимова Ольга Владимировна. - Москва, 2015. - 132 с.

38 Закирова, Р. М. Разработка методов модификации свойств ITO пленок ионно-лучевой обработкой при реактивном ВЧ магнетронном напылении: дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.04.01, 01.04.07 / Закирова Раушания Мазитовна. - Ижевск, 2013. - 128 с.

39 Форш, Е. А. Оптические, электрические и фотоэлектрические свойства нанокристаллического оксида индия: автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.04.10 / Форш Екатерина Александровна. - Москва, 2013. - 25 с.

40 Basic Properties and Applications of ZnO / V.A.Coleman C. Jagadish // Zinc Oxide Bulk, Thin Films and Nanostructures. - 2006. - P. 1 - 20.

41 Grundmann, M., Klupfel, F., Karsthof, R. et al. Oxide bipolar electronics: materials, devices and circuits. J. Phys. D: Appl. Phys. - 2016. - Vol. 49. - P. 213001.

42 Fan, J.C., Sreekanth, K.M., Xie, Z. et al. p-Type ZnO materials: theory, growth, properties and devices. Prog. Mater Sci. - 2013. - Vol. 58. - P. 874-985.

43 Zhang, S.B., Wei, S.-H., and Zunger, A. Intrinsic n-type versus p-type doping asymmetry and the defect physics of ZnO, Phys. Rev. B: Condens. Matter. - 2001. - Vol. 63. - P. 075205.

44 Robertson, J., Gillen, R., and Clark, S.J. Advances in understanding of transparent conducting oxides. Thin Solid Films. - 2012. - Vol. 520. - P. 3714-3720.

45 Ellmer, K., Bikowski, A., and Review, T. Intrinsic and extrinsic doping of ZnO and ZnO alloys. J. Phys. D: Appl. Phys. - 2016. - Vol. 2016. - № 49. - P. 413002.

46 Ellmer, K. (2008). Electrical properties. In: Transparent Conductive Zinc Oxide: Basics and Application in Thin Film Solar Cells (ed. K. Ellmer, A. Klein and B. Rech), 44. Berlin: Springer.

47 Fortunato, E., Ginley, D., Hosono, H., and Paine, D.C. Transparent conductive oxides for photovoltaics. MRS Bull. - 2007. - Vol. 32. - P. 242-247.

48 Batzill, M. and Diebold, U. The surface and materials science of tin oxide. Prog. Surf. Sci. - 2005. - Vol. 79. - P. 47-154.

49 Yabuta, H., Kaji, N., Hayashi, R. et al. Sputtering formation of p-type SnO thin-film transistors on glass toward oxide complimentary circuits. Appl. Phys. Lett. - 2010. - Vol. 97. - P. 72111.

50 Anthony, J.W., Bideaux, R.A., Bladh, K.W., and Nichols, M.C. (2001). Handbook of Mineralogy. Chantilly, USA: Mineralogical Society of America.

51 Seko, A., Togo, A., Oba, F., and Tanaka, I. Structure and stability of a homologous series of tin oxides. Phys. Rev. Lett. - 2008. - Vol. 100. - P. 045702.

52 Sanon, G. Band-gap narrowing and band structure in degenerate tin oxide (SnO2) films / G. Sanon, R. Rup, A. Mansingh Phys. Rev. B: Condens. Matter. - 1991. -Vol. 44: 5672-5680.

53 Hwang, S., Kim, Y.Y., Lee, J.H. et al. Irregular electrical conduction types in tin oxide thin films induced by nanoscale phase separation. J. Am. Ceram. Soc. - 2012. -Vol. 95. - P. 324-327.

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

55 Ogo, Y., Hiramatsu, H., Nomura, K. et al. p-Channel thin-film transistor using p-type oxide semiconductor, SnO. Appl. Phys. Lett. - 2008. - Vol. 93. - P. 032113.

56 Dingle R. Electron mobilities in modulation-doped semiconductor heterojunction superlattices / R. Dingle, H.-L. Strmer, A. C. Gossard and W. Wiegmann // Appl. Phys. Lett. - 1978. - Vol. 33. - Issue. - 7. - P. 656.

57 Rauf I.A. Low resistivity and high mobility tin-doped indium oxide films / I.A. Rauf // Materials Letters. - 1993. - Vol. 18. -Issue. 3. - P. 123.

58 Robins J.J. High mobility oxides: Engineered structures to overcome intrinsic performance limitations of transparent conducting oxides / J.J. Robins and C. A. Wolden // Appl. Phys. Lett. - 2003. - Vol.83. - P. 3933.

59 Tuttle G. Electron concentrations and mobilities in AlSb/InAs/AlSb quantum wells / G. Tuttle, H. Kroemer and J. H. English // J. Appld. Phys. - 1989. - Vol. 65. - P. 5239.

60 Ohtomo A. Artificial charge modulation in atomic - scale perovskite titan ate super lattice / A. Ohtomo, D. A. Muller, J. L. Grazul, H. Y. Hwang // Nature. - 2002. -Vol. 419. - P. 378-380.

61 Ohtomo A. A high-mobility electron gas at the LaAlO3/SrTiO3 heterointerface / A. Ohtomo, H. Y. Hwang // Nature. - 2004. - Vol. 427. - P. 423-426.

62 Sanctis S. Stacked indium oxide/zinc oxide heterostructures as semiconductors in thin film transistor devices: a case study using atomic layer deposition / S. Sanctis, J. Krausmann, C. Guhl // Journal of Materials Chemistry C. - 2018. - Vol. 6. - Issue. 3. - P. 464-472.

63 Lee S.-J. High-Performance Amorphous Multilayered ZnO-SnO2 Heterostructure Thin-Film Transistors: Fabrication and Characteristics / Lee S.-J., Hwang C.-S., Pi J.-E., et.al. // Etri Journal. - 2015. - Vol. 37. - Issue. 6. - P. 1135-1142.

64 Nam S. Solution-processed indium-free ZnO/SnO2 bilayer heterostructures as a low-temperature route to high-performance metal oxide thin-film transistors with excellent stabilities / S. Nam, J.-H. Yang, S. H. Cho, et.al. // Journal of Materials Chemistry C. - 2016. - Vol. 4. - Issue. 47. -P. 11298-11304.

65 Cui G., Han D., Dong J., et. al. Effects of channel structure consisting of ZnO /Al2O3 multilayers on thin-film transistors fabricated by atomic layer deposition / Cui G., Han D., Dong J., et. al. // Japanese Journal of Applied Physics. - 2017. - Vol. 56. - Issue. 4.-P. 04CG03.

66 Ahn Ch. H. Effect of post-annealing temperatures on thin-film transistors with ZnO / Al2O3 super latticechannels / Ch. H. Ahn, S. H. Kim, Y. K. Kim, et.al. // 7 th International Conference on Technological Advances of Thin Films and Surface

Coatings: Chongqing, Peoplesrchin: JUL 15-18, 2014. Thin Solid Films. - 2015. - Issue. 584. - P. 336-340.

67 Heo J. Atomic Layer Deposited Zinc Tin Oxide Channel for Amorophous Oxide Thin Film Transistors / J. Heo, S.B. Kim, R.G. Gordon //Appl. Physics Lett. - 2012. -Vol. 101. - P. 113507-1-113507-5.

68 Lee S.J. Characterization of ZnO-SnO2 Nanocomposite Thin Films Deposited by Pulsed Laser Ablation and their Field Effect Electronic Properties / S.J. Lee et al. // Mater. Lett. - 2014. - Vol. 122. - pp. 94-97.

69 Allabergenov B. Effective control overnear band-edgeemissionin ZnO/CuO multilayered films Allabergenov / B. Allabergenov, U. Shaislamov, H. Shim, M.-J. Lee, A. Matnazarov, B. Choi // Optical Materials Express. - 2017. - Vol. 7. - Issue. 2. - Р. 494-502.

70 Bhattacharya P. Fabrication of stable wide-band-gap ZnO/MgO multilayer thin films / P. Bhattacharya, Rasmi R. Das, R. S. Katiyar // Appl. Phys. Lett. - 2003. - Vol. 83. - Issue. 10. - Р. 2010-2012.

71 Kaushal A. Pulsed laser deposition of transparent ZnO/MgO multilayers / A. Kaushal, D. Kaur // Journal of Alloys and Compounds. - 2011. - Vol. 509. - Issue. 2. -Р. 200-205.

72 Coleman V.A. Basic Properties and Applications of ZnO / V.A. Coleman, C. Jagadish // Zinc Oxide Bulk, Thin Films and Nanostructures. - 2006. - Р. 1 - 20.

73 Mitu B. Multilayer edmetal oxide thin film gassen sorsobtained by conventional and RF plasma-assisted laser ablation / Mitu B., Marotta V., Orlando S. // Applied Surface Science. - 2006. - Vol. 252. - Issue. 13. - Р. 4637-4641.

74 Гантмахер В. Ф. Электроны в неупорядоченных средах. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2013. - 288 с.

75 Kawabata, A. Theory of negative magnetoresistance I. Application to heavily doped semiconductors / A. Kawabata // J. Phys. Soc. Jpn. - 1980. - V.49. - №2. - P. 628-637.

76 Magnetoresistance and Hall effect in disordered two-dimensional electron gas / B. L. Altshuler [et al.] // Phys. Rev. B. - 1980. - V.22. - P. 5142-5153.

77 Altshuler, B.L. Electron- electron Interactions in Disordered Systems / B.L. Altshuler, A.G. Aronov // Modern Problems in Condensed Matter Sciences. - 1985. -V.10. - P. 151-154.

78 Lee, P.A., Disordered electronic systems / P.A. Lee, T.V. Ramakrishnan // Rev.Mod. Phys. - 1985. - V.57. - №2. - P.287 - 337.

79 Полянская, Т.А. Квантовые поправки к проводимости в полупроводниках с двумерным и трехмерным электронным газом / Т.А. Полянская, Ю.В. Шмарцев // ФТП. - 1989. - Т.23. - Вып.1. - С. 3-32.

80 С.А. Гриднев. Нелинейные явления в нано- и микрогетерогенных системах / С.А. Гриднев, Ю.Е. Калинин, А.В. Ситников, О.В. Стогней // М.: БИНОМ, Лаборатория знаний. - 2012. - 352 c.

81 Жилова О.В. Синтез тонких пленок ZnO методом ионно-лучевого напыления в атмосфере аргон-водород / Жилова О.В., Макагонов В.А, Панков С.Ю. // Современные проблемы физики и технологии. VII-я Международная молодежная школа-конференция 16-21 апреля 2018г.: Тезисы докладов. Часть 1. М.: НИЯУ МИФИ, - 2018. - С.184.

82 Scherrer P. Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaftenzu Gottingen / P. Scherrer // Mathematisch-Physikalische Klasse. - 1918. - Vol. 2 - Р. 98-100.

83 Калинин Ю.Е., Каширин М.А., Макагонов В.А., Панков С.Ю., Ситников А.В. Электрические свойства тонких пленок аморфного углерода, полученных методом ионно-лучевого напыления // ЖТФ. - 2017. - Т. 87. - № 11. - С. 1722 - 1728.

84 Vander Pauw L. J. A method of measuring pecific resistivity and Hall effect of discs of arbitrary shape / L. J. Vander Pauw // Phil. Res. Rep. - 1958. - Vol. 13. - № 1. -P. 1-9.

85 Van der Pauw L.J. A method of measuring the resistivity and Hall coefficient on lamellae of arbitrary shape / L.J. Van der Pauw // Phil. Techn. Rev. - 1958-1959. -Vol. 20. - № 8. - P. 220-224.

86 Жилова, О.В. Влияние структуры на электрические свойства систем ImO3/ZnO, In2O3/SnO2, In2O3/Co40Fe40B20-SiO2: дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.04.07 / Жилова Ольга Владимировна. - Воронеж, 2016. - 154 с.

87 Белоусов С. А. Многокомпонентные металлооксиды на основе ZnO и SnO2 для использования в тонкопленочных прозрачных транзисторах: дис. ... канд. тех. наук: 05.27.01 / Белоусов Сергей Алексеевич. - Воронеж, 2017. - 134 с.

88 Белоусов С.А. Электрофизические свойства металлооксидных пленок SnO2, изготовленных по золь-гель технологии / С.А. Белоусов, А.А. Носов, Т.Г. Меньшикова, С.И. Рембеза // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2016. - Т. 12. - №2. - С. 22-25.

89 Электрические свойства тонких пленок ZnO, полученных ионно-лучевым распылением / И.С. Ильяшев, М.А. Каширин, Д.М. Логошин, В.А. Макагонов, С.Ю. Панков // 57-я отчетная научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, сотрудников, аспирантов и студентов, секция «Физика твердого тела». - Воронеж, 2017. - С.32.

90 Optical and electrical properties of thin-film hetero-structures of the In2O3-ZnO system Zhilova O.V.; Pankov S.Yu., Sitnikov A.V. Kalinin Y.E., Kashirin M.A., Makagon V.A. / MATERIALS RESEARCH EXPRESS. - 2019. - Vol. 6. - Issue. 8 - P. 086330.

91 Structure and electrophysical properties of thin film SnO2-In2O3 heterostructures Zhilova O.V., Pankov S.Yu., Sitnikov A.V., Kalinin Yu.E., Volochaev M.N., Makagonov V.A. / JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE-MATERIALS IN ELECTRONICS. - 2019. - Vol. 30. - Issue. 13. - P. 11859-11867.

92 Жилова О.В. Структура и сенсорные свойства тонких пленок оксида цинка / Жилова О.В., Панков С.Ю. // Сборник трудов V Международной молодежной научной конференции: «Физика. Технологии. Инновации» ФТИ-2017. - . Екатеринбург: УрФУ, 2017. - 262 - С. 21 - 22.

93 Kytin V.G. Conducting properties of In2O3:Sn thin films at low temperatures / V.G. Kytin, V.A. Kulbachinskii, O.V. Reukova,Y.M.Galperin, T.H. Johansen, S. Diplas, .G. Ulyashin // Appl. Phys. A. - 2013. - №. 6. - Р. 7799-8.

94 Бондаренко В.Б. Критерий сильной локализации на поверхности полупроводника в приближении Томаса-Ферми / В.Б. Бондаренко, А.В.

Филимонов // Физика и техника полупроводников. - 2017. - Т. 51. - Вып. 10. - С. 1372-1375.

95 Nistora M. Degenerate and non-degenerate In2O3 thin films by pulsed electron beam deposition / M. Nistora, F. Gherendia, J. Perriereb // Materials Science in Semiconductor Processing. - 2018. - Vol. 88. - Р. 45-50.

96 Влияние толщины прослоек ZnO и In2O3 на электрические и оптические свойства многослойных наноструктур (ZnO/In2O3)83 / В.В. Бассараб, О.В. Жилова, И.С. Ильяшев, В.В. Макагонов, С.Ю. Панков, Р.Е. Просветов // 58-я отчетная научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, сотрудников, аспирантов и студентов, секция «Физика твердого тела». - Воронеж, 2018. - С.16.

97 Khan Majeed M.A. Structural and optical properties of In2O3 nanostructured thin film / M.A. Majeed Khan, W. Khan, M. Ahamed, M. Alhoshan // Materials Letters.

- 2012. - Vol. 79. - P. 119-121.

98 Das A. K. Effect of Si doping on electrical and optical properties of ZnO thin films grown by sequential pulsed laser deposition / A K Das, P Misra, L M Kukreja // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2009. - Vol. 42. - Р. 165405.

99 Мотт Н. Электронные процессы в некристаллических веществах: в 2 т. / Н. Мотт, Э. Дэвис. - М.: Мир, 1982. - Т. 1. - 658 с.

100 Свойства элементов. В 2 томах. Часть 1. Физические свойства. Справочник. - М.: Металлургия, 1978. - 900 с.

101 Influence of thermal treatment on structure and electrical properties multilayered thin films based on oxide semiconductors / S.Yu. Pankov, V.A. Makagonov, O.V. Zhilova, A.V. Sitnikov, Yu.E. Kalinin // Релаксационный явления в твердых телах: материалы XXIV международной конференции. -Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2019.156-157.

102 Ohyama T. Weak Localization and Correlation Effects in Indium-Tin-Oxide Films. II. Two-to-Three Dimensional Transition and Competition between Localization and Superconductivity / T. Ohyama, M. Okamoto, E. Otsuka // J. Phys. Soc. Jpn. - 1985.

- Vol.54. - №.3 - Р.1041-1053.

103 Ohyama T. Weak localization and correlation effects of two dimensional electrons in indium-tin-oxide films / T. Ohyama, M. Okamoto, Е. Otsuka // J. Phys. Soc. Jpn. - 1983. - Vol.52. - №.10. - Р. 3571-3578.

104 Zhilova O.V., Pankov S.Y., Sitnikov A.V., Kalinin Y.E., Babkina I.V. The structure and electrical properties of ImO3-C heterogeneous system // AIP Conference Proceedings. - 2018. - Vol. 2015. - Р. 020123.

105 Жилова О.В. Структура и электрические свойства многослойной системы M2O3-C / О.В. Жилова, С.Ю. Панков // Сборник трудов V Международной молодежной научной конференции: «Физика. Технологии. Инновации» ФТИ-2018. - Екатеринбург: УрФУ, 2018. - С.69 - 70.

106 Судзуки К., Фудзимори Х., Хасимото К. Аморфные металлы. М.: Металлургия. 1987. 328 с.

107 Bartolomeo Di, Sarno M., Giubileo F., Altavilla C., Iemmo L., Piano S., Bobba F., Longobardi M., Scarfato A., Sannino D., Cucolo A. M., Ciambelli P. Multiwalled carbon nanotube films as small-sized temperature sensors // J. Appl. Phys. - 2009. - V. 105. - Р. 064518.

108 The structure and the gas sensitive properties of the thin films of zinc oxide Zhilova O.V., Pankov S.Yu., Sitnikov A.V., Kalinin Yu.E., Babkina I.V. / AIP Conference Proceedings Proceedings of the IV International Young Researchers' Conference. - 2017. - Vol. 1886. - P. 020054.

109 Жилова О.В., Макагонов В.А., Панков С.Ю. Структура тонких пленок широкозонных полупроводников In2O3, ZnO, модифицированных углеродом / Вестник ВГТУ. - 2018. - Т. 14. - № 4. - С. 168 - 173.

110 Магнитосопротивление многослойных тонкопленочных структур [ZnO/C]25 Каширин М.А., Макагонов В.А., Панков С.Ю., Фошин В.А. / Тезисы докладов VI Международной молодежной научной конференции (Секция 1): Физика. Технологии. Инновации ФТИ-2019 (20-24 мая 2019 г.). / Екатеринбург : УрФУ, - 2019. - C. 133 - 134.

111 Бабкина И.В. Оптические и электрические свойства тонкопленочных структур (ZnO/C)81 / И.В. Бабкина, О.В. Жилова, Ю.Е. Калинин, М.А. Каширин,

B.А. Макагонов, С.Ю. Панков, А.В. Ситников // Актуальные проблемы физики твердого тела: сб. докл. VIII Междунар. науч. конф. - Минск: Ковчег. - 2018. - С. 80-81.

112 Влияние интерфейса на электрические и термоэлектрические свойства структуры ZnO/С / В.В. Гаршин, П.М. Хлоповских, Т.И. Епрынцева, О.В. Жилова,

C.Ю. Панков // 55-я отчетная научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, сотрудников, аспирантов и студентов, секция «Физика твердого тела». - Воронеж, 2015. - С. 26.

113 Criterion for strong localization on a semiconductor surface in the Thomas-Fermi approximation / Bondarenko V.B., Filimonov A.V. // Semiconductors. - 2017. -Vol. 51. - № 10. - P. 1321-1325.

114 Pan H. Room-Temperature Ferromagnetism in Carbon-Doped ZnO / H. Pan, J. B. Yi, L. Shen, R. Q. Wu, J. H. Yang, J.Y. Lin, Y. P. Feng, J. Ding, L. H. Van, J. H. Yin // Physical review letters.-2007. - № 99. - Vol. 127201. - P. 1-4.

115 Mishra D.K. Carbon doped ZnO: Synthesis, characterization an dinterpretation / D.K. Mishra, J. Mohapatra, M.K. Sharma, R. Chattarjee, S.K. Singh, Shikha Varmad, S.N. Behera, Sanjeev K. Nayak, P. Entel // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2013, - Vol. 329.-P. 146-152.

116 Joon Won Park and et al. The Role of Carbon Doping in ZnO / Journal of the Korean Physical Society. - 2010. - Vol. 57. - №. 6. - pp. 1482-1485.

117 Negative magnetoresistance in semiconductors in the hopping conduction region Altshuler, B.L.; Aronov, A.G.; Khmelnitskii, D.E. JETP LETTERS. - 1982. - Vol. 36. - № 5. - P. 195-198.

118 V.L. Nguen, B.Z. Spivak, and B.L.Shklovskii // Sov. Phys. JETP 62, 1021, 1985.

119 Negative magnetoresistance in the regime of hopping conduction through p states at quantum dots Shumilin, A. V. JETP LETTERS. - 2012.- Vol. 95. - № 8. - P. 416-419.

120 Структура и электрические свойства многослойных систем ZnO-Аморфный углерод Бабкина И.В., Калинин Ю.Е., Макагонов В.А., Панков С.Ю.,

Ситников А.В. Материалы II Международной научно-практической конференции 15-17 ноября 2017г., г. Тамбов, - 2017. - С.313.

121 Influence of amorphous carbon on the structure and electrical properties of (ZnO/C)81 thin films / O.V. Zhilova, V.A. Makagonov, S.Y. Pankov, A.V. Sitnikov, Y.E. Kalinin, I.V. Babkina // AIP Conference Proceedings 5th International Young Researchers' Conference: Physics, Technologies and Innovation, PTI. - 2018. - Vol. 2015. - Р. 020124.

122 Жилова О.В. Влияние аморфного углерода на структуру и электрические свойства тонких пленок (ZnO/C)81 / О.В. Жилова, В.А. Макагонов, С.Ю. Панков // Сборник трудов V Международной молодежной научной конференции: «Физика. Технологии. Инновации» ФТИ-2018. - Екатеринбург. - 2018. - С.110.