3.3.5 Оксид цинка (ZnO)

3.3.5.1 Структурные свойства

Тонкие высокопроводящие пленки получены недавно [218, 223, 250, 251], и объем экспериментальных исследований по их изучению ограничен. Подробный анализ структурных электрических и оптических свойств пленок, осаждаемых методом пульверизации с последующим пиролизом, выполнен

Арановичем и др. [218]. Эти пленки имеют структуру вюртцита с осью с, перпендикулярной плоскости подложки. Пленки полученные посредством пульверизации с последующим пиролизом и легированные индием, состоят из разориентированных кристаллитов размером Пленки, осаждаемые химическим методом из паров металлорганических соединения [270] на подложки, нагретые более чем до 250 °С,- поликристалличны, а зерна размером имеют столбчатую форму. Ось с зерен ориентирована перпендикулярно плоскости подложки, и их размер (5...20 нм) увеличивается при повышении температуры подложки. Сообщалось также [271] о получении пленок с помощью высокочастотного реактивного магнетронного распыления.

3.3.5.2 Электрические свойства

На электрические свойства пленок, получаемых методом пульверизации с последующим пиролизом, значительное влияние оказывают температура подложки и скорость распыляющего потока воздуха. Непосредственно после осаждения пленки имеют высокое удельное сопротивление Ом см), которое уменьшается примерно до в результате отжига в вакууме [223] или в водороде [218]. Это снижение удельного сопротивления связано в основном с изменением подвижности носителей [223]. Анализ температурной зависимости термо-э.д.с. свидетельствует о преобладающем влиянии механизма рассеяния носителей на ионизированных примесях [218]. При наличии освещения проводимость пленок возрастает в 100 раз, т. е. в пленках фоторезистивный эффект выражен слабее, чем в массивных образцах. Характер процесса переноса носителей при воздействии излучения претерпевает глубокие изменения после отжига пленок, вероятно, под влиянием кислорода, хемосорбированного на поверхности пленки и в области границ зерен.

В одной из последних работ [269] сообщается о получении посредством пульверизации с последующим пиролизом пленок большой площади, имеющих низкое удельное сопротивление и высокую концентрацию электронов при их подвижности По мере увеличения концентрации носителей их подвижность сначала понижается, а затем возрастает. Такой вид зависимости объясняется захватом носителей границами зерен. Пленки осаждаемые химическим методом из паров металлорганических соединений [270] на подложки с температурой 280...350 °С, имеют удельную проводимость в пределах Подвижность носителей в пленках ограничена из-за процессов термоионной и термоэлектронной эмиссии на границах зерен. При использовании высокочастотного реактивного магнетронного

Рис. 3.31. Спектральные зависимости параметров различных прозрачных проводящих пленок. Коэффициент пропускания: легированный фтором Коэффициент отражения: легированный фтором [219].

распыления могут быть получены пленки с удельной проводимостью значение которой определяется условиями процесса распыления.

3.3.5.3 Оптические свойства

Для пленок как и для массивных кристаллов этого вещества, характерны прямые оптические переходы, которым отвечает ширина запрещенной зоны 3,3 эВ [218]. Пленки, осаждаемые методом пульверизации с последующим пиролизом, обладают высоким оптическим коэффициентом пропускания в области солнечного спектра при удельном сопротивлении [269]. У пленок со слоевым сопротивлением 85 Ом/квадрат, получаемых магнетронным распылением [271], коэффициент пропускания в спектральном диапазоне 0,4... 0,8 мкм составляет около

В табл. 3.3 приведены для сравнения характеристики нескольких видов прозрачных проводящих оксидных пленок,

Рис. 3.32. Зависимости слоевого сопротивления (1) и коэффициента пропускания (2) легированных фтором пленок полученных методом пульверизации с последующим пиролизом, от их толщины

осаждаемых разными методами. На рис. 3.31 изображены спектральные зависимости коэффициентов пропускания и отражения различных оксидных пленок. На рис. 3.32 представлены зависимости слоевого сопротивления и коэффициента пропускания легированных фтором проводящих оксидных пленок от их толщины.