Звіт про науково-дослідну роботу: “Фотоелектронні матеріали на основі легованих плівок оксиду цинку”

Abstract

МЕТА РОБОТИ - оптимізація технологічних умов осадження легованих плівок ZnO та його твердих розчинів з СdO. Дослідження впливу технології на структурну досконалість, рівень фотолюмінесценції і фотовідгуку конденсатів для успішного вирощування фоточутливих та фотовипромінюючих матеріалів в ультрафіолетовій та синьо-зеленій області спектру відповідно. ОБ'ЄКТ ДОСЛІДЖЕННЯ - тонкі плівки ZnO, співлеговані азотом і алюмінієм, тверді розчини Zn1-хСdхО, а також створені на їх основі фототранзистори та гетероструктури. МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ: осадження тонких плівок методом високочастотного розпилення сплавних металевих мішеней, рентгенівська дифракція, атомно-силова мікроскопія, енерго-дисперсний рентгенівський аналіз, електронна скануюча мікроскопія, раманівське комбінаційне розсіювання; вимірювання електричних, фотоелектричних, оптичних і люмінесцентних характеристик. Представлені результати досліджень фізичних процесів та механізмів, які визначають ефективність фотоелектричного перетворення в легованих плівках оксиду цинку та твердих розчинів на його основі. Встановлено, що застосування розробленого авторами пошарового осадження плівок з використанням високочастотного магнетронного розпилення сплавної мішені дозволило виростити високотекстуровані структурно досконалі плівки ZnО та Zn1-хСdхО, як на аморфних так і на монокристалічних підкладках. Вперше проведено легування азотом плівок ZnО та комплексно досліджено вплив акцепторної домішки азоту на їх кристалічну структуру, морфологію поверхні, оптичні властивості, поверхневі електронні стани. Показано, що введення азоту в кристалічну гратку оксиду цинку приводить до суттєвого збільшення фоточутливості та швидкодії фоторезисторів на його основі. Розроблено фототранзисторні структури Nі/ZnО:N/р-Sі, в яких реалізовано механізм внутрішнього підсилення струму і досягнуто значну фоточутливість на рівні 210А/Вт при λ = 390нм і швидкодію з часовою сталою 100 нс. Вперше виявлена можливість керування мікроструктурою, вмістом кадмію, дефектною підсистемою, динамікою люмінесценції та шириною забороненої зони Zn1-хСdхО шляхом зміни параметрів осадження. КЛЮЧОВІ СЛОВА: ОКСИД ЦИНКУ, ЛЕГУВАННЯ АЗОТОМ, КАДМІЄМ, МАГНЕТРОННЕ ОСАДЖЕННЯ, ТЕКСТУРОВАНІ ПЛІВКИ, ФОТОЧУТЛИВІСТЬ, ФОТОДЕТЕКТОР.