Структурні, електричні та оптичні властивості тонких плівок CuO отриманих методом реактивного магнетронного розпилення

Abstract

Виготовлено тонкі плівки CuO методом реактивного магнетронного розпилення при постійному струмі в універсальній вакуумній установці Leybold-Heraeus L560 на скляні підкладки, температура яких складала 300 К та 523 К. Досліджено структурні, електричні та оптичні властивості для отриманих зразків тонких плівок CuO, а саме було визначено: елементний склад, представлено розподіл елементів на поверхні, які входять до складу даних плівок, розмір зерен, енергію активації, оптичну ширину забороненої зони, показник заломлення, проведений аналіз кривих спектрів пропускання і відбивання для плівок СuO, нанесених на скляні підкладки. Елементний склад тонких плівок та морфологію поверхні отримано за допомогою скануючого електронного мікроскопа (MIRA3 FEG, Tescan) оснащеного детектором відбитих електронів (BSE) і енергодисперсним рентгенівським детектором (EDX). Встановлено, що розмір зерен для плівок отриманих при нижчій температурі підкладки D становить ~ 16 нм, а для плівок отриманих при вищій температурі – D ~ 26 нм. На дифрактограмах тонких плівок CuO спостерігається більша інтенсивність піків для тонких плівок отриманих при вищих температурах підкладки CuO №2, що може бути зумовлено кращою структурною досконалістю тонких плівок та більшим розміром зерен. З дослідження електричних властивостей, встановлено, що температурні залежності електричного опору для тонких плівок CuO мають напівпровідниковий характер, тобто опір зменшується при збільшенні Т. Чотирьохзондовим методом виміряно величини поверхневого опору плівок: зразок №1 - ρ = 18,69 кОм/¨, зразок № 2 –‑ ρ = 5,96 кОм/¨. На основі незалежних вимірювань коефіцієнтів відбивання і пропускання визначили оптичну ширину забороненої зони (Egop) для двох зразків екстраполяцією прямолінійної ділянки кривої (αhν)2 = f (hv) на вісь hv. Для зразка CuO №1 Egop = 1,62 еВ; для зразка CuO №2 Egop = 1,65 еВ. Для тонких плівок CuO №2 також використовували конвертний метод для визначення основних оптичних коефіцієнтів Egop = 1,72 еВ, отримані значення Egop визначені двома методами добре корелюють між собою.

Keywords

• тонка плівка
• cuo
• оптичні властивості
• енергія активації