ВЛИЯНИЕ ПОТОКА КИСЛОРОДА НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛЕНОК ITO, СИНТЕЗИРОВАННЫХ МЕТОДОМ МАГНЕТРОННОГО РАСПЫЛЕНИЯ

Тонкие пленки легированного оловом оксида индия были синтезированы методом магнетронного распыления на постоянном токе на поверхность полированных образцов кремния и предметных стекол в смешанной аргон-кислородной атмосфере. Остальные параметры осаждения: рабочее давление, мощность магнетрона и скорость вращения подложки оставались постоянными. Толщину и плотность тонких пленок измеряли методом рентгеновской рефлектометрии. Исследовано влияние скорости потока кислорода и температуры подложки на оптические и электрические свойства. Электрические свойства (удельное сопротивление, холловская подвижность и концентрация заряда) тонких пленок измерялись методом Ван дер Пау с использованием эффекта Холла. Минимальное значение удельного сопротивления 0,52×10-3 Ом·см и максимальная подвижность заряда 28 см2В-1с-1 достигнуты при пропорциональной газовой смеси кислорода 2,6%. Спектры пропускания пленок измерялись в диапазоне длин волн от 300 до 1100 нм. Пропускание всех пленок превышает 75% в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. Установлено, что увеличение скорости потока кислорода и нагрев подложки до оптимального значения 150°С приводят к увеличению кристалличности пленок и, как следствие, к увеличению холловской подвижности и коэффициента пропускания.

1. V.S. Vaishnav S.G. Patel J.N. Panchal, Development of ITO thin film sensor for the detection of formaldehyde at room temperature, Sensor Actuat B−Chem, 2015, 206: 381−388. https://doi.org/10.1016/j.snb.2014.04.090.

2. Salehi A. (1998) The effects of deposition rate and substrate temperature of ITO thin films on electrical and optical properties, Thin Solid Films, vol. 324, no. 1–2, pp. 214–218.

3. Gwamuri J., Vora A., Mayandi J., Güney D.Ö., Bergstrom P. L., Pearce J.M. (2016) A new method of preparing highly conductive ultra-thin indium tin oxide for plasmonic-enhanced thin film solar photovoltaic devices, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 149 250–257. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2016.01.028.

4. Bo L., Shuying C. (2012) Properties of indium tin oxide films deposited by RF magnetron sputtering at various substrate temperatures, Micro Nano Lett. 7, pp. 835–837. https://doi.org/10.1049/mnl.2012.0454.

5. Xu J., Yang Z., Wang H., Xu H., Zhang X. (2014) Effect of growth temperature and coating cycles on structural, electrical, optical properties and stability of ITO films deposited by magnetron sputtering, Materials Science in Semiconductor Processing. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2014.01.007.

6. Meng L., M.P. dos Santos. (1998) Properties of indium tin oxide films prepared by rf reactive magnetron sputtering at different substrate temperature, Thin Solid Films, 322, pp. 56–62. https://doi.org/10.1016/s0040-6090(97)00939-5.

7. Nussupov K.K., Beisenkhanov N.B., Keiinbay S., Sultanov A.T. (2022) Silicon carbide synthesized by RF magnetron sputtering in the composition of a double layer antireflection coating SiC/MgF<inf>2</inf>, Opt Mater (Amst), 128. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2022.112370.

8. Thilakan P., Minarini C., Loreti S., Terzini E. Investigations on the crystallization properties of RF magnetron sputtered indium tin oxide thin films, Thin Solid Films. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(01)00820-3.

9. Davis C.A. (1993)A simple model for the formation of compressive stress in thin films by ion bombardment, Tin Solid Films, vol. 226, no. 1, pp. 30–34. //doi.org/10.1016/0040-6090(93)90201-Y.

10. Kim Y., Park Y., Ansari S.G., Lee J., Soo B. Lee, H.S. Shin, Influence ho fO admixture and sputtering pressure on the properties of 2 ITO thin films deposited on PET substrate using RF reactive magnetron sputtering, Surface and Coatings Technology 173 (2003) 299–308, doi:10.1016/S0257-8972(03)00717-5.

11. Tien C., Lin H., Chang C. and Tang C. Effect of Oxygen Flow Rate on the Optical, Electrical, and Mechanical Properties of DC Sputtering ITO Thin Films, Advances in Condensed Matter Physics. https://doi.org/10.1155/2018/2647282.

12. Pain D.C., Yeom H.-Y., Yaglioglu B. (2005) Transparent conducting materials and technology, in: G.P. Crawford (Ed.), Flexible Flat Panel Displays, Wiley, West Sussex, pp. 79–98.

13. C. Guille´n, J. Herrero, Influence of oxygen in the deposition and annealing atmosphere on the characteristics of ITO thin films prepared by sputtering at room temperature (2005), https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2005.10.006.

14. Arockiadoss T., Kovendhan M., Joseph D.P., Kumar A.S., Chun B., Shim K.S. (2018) DC magnetron sputtered aligned ITO nano-rods with the influence of varying oxygen pressure, Appl. Surf. Sci., 449, pp. 39–47. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.12.129.

15. Gonza´lez G.B., Mason T.O., Quintana J.P., Warschkow O., Ellis D.E., Hwang J.H. (2004) Defect structure studies of bulk and nano-indium-tin oxide, et al. J Appl Phys, 96:3912–20. https://doi.org/10.1063/1.1783610.

16. Wu C., Diao C. (2018) Effects of substrate temperature on the properties of the indium tin oxide thin films deposited by sputtering method, MATEC Web of Conferences 185, 00006. htps://doi.org/10.1051/matecconf/201818500006.

17. Nisha M., Anusha S., Aldrin Antony, Manoj R. (2005) Effect of substrate temperature on the growth of ITO thin films, Applied Surface Science 252, 1430–1435. htps://doi.org/10.1016/j.apsusc.2005.02.115.

18. Gorjanc T.C., Leong D., Py C. and D. Roth. (2002) Room temperature deposition of ITO using R.F. Magnetron sputtering, Thin Solid Films, vol. 413, no. 1–2, pp. 181–185. htps://doi.org/10.1016/S0040-6090(02)00425-X.

19. Bender M., Seelig W., Daube C., Frankenberger H., Ocker B., Stollenwerk J. (1998) Dependence of oxygen flow on optical and electrical properties of DC-magnetron sputtered ITO films, Thin Solid Films 326, 72–77. htps://doi.org/10.1016/s0040-6090(98)00520-3.

20. Gong W., Wang G., Gong Y., Zhao L. (2022) Investigation of In2O3:SnO2 films with different doping ratio and application as transparent conducting electrode in silicon heterojunction solar cell, Solar Energy Materials and Solar Cells. htps://doi.org/10.1016/j.solmat.2021.111404.

21. Chen A., Zhu K., Zhong H., Shaoc Q., Ged G. (2014) A new investigation of oxygen flow influence on ITO thin films by magnetron sputtering, Solar Energy Materials & Solar Cells. https://doi.org/10.48550/arXiv.1311.5943.

22. Haacke G., J. Appl. Phys., 44 (1973), 4618.