East European Journal of Physics (Dec 2021)
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