АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЛЕНОК ПРОЗРАЧНЫХ ПРОВОДЯЩИХ ОКСИДОВ 

Зинченко Тимур Олегович, аспирант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: scar0243@gmail.com
Печерская Екатерина Анатольевна, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой информационно-измерительной техники и метрологии, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: pea1@list.ru
Кондрашин Владислав Игоревич, директор Центра молодежного инновационного творчества «Парадигма» (Россия, г. Пенза, ул. Кирова, 51), E-mail: nauka-fpite@mail.ru
Спицына Ксения Юрьевна, аспирант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: ksenya.kraynova.94@mail.ru
Фимин Андрей Владимирович, аспирант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: mr.l0tus@mail.ru
Мельников Олег Андреевич, аспирант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: oleg-068@mail.ru

620.1.08 

DOI

10.21685/2307-5538-2020-1-10 

Актуальность и цели. Прозрачные проводящие оксиды, представляющие собой тонкопленочные покрытия (полупроводниковые оксиды металлов, полимеры, углеродные структуры) с высокой электропроводностью и хорошей оптической прозрачностью, являются перспективными материалами в солнечных элементах, «умных» стеклах, применяются в функциональной электронике. Цель исследования – анализ зависимостей электрофизических параметров пленок SnO2 от концентрации примеси, объема раствора, что позволяет установить оптимальные технологические режимы для получения оксидных покрытий с улучшенными свойствами.
Материалы и методы. Для получения пленок SnO2 применен метод спрей-пиролиза – один из наиболее перспективных методов с точки зрения нанесения прозрачных проводящих покрытий на подложки большой площади. В качестве подложек использованы натриево-кальциево-силикатные стекла. Нанесение пленок SnO2 произведено из растворов, содержащих тетрахлорид пентагидрат олова (SnCl4∙5H2O), в качестве растворителя использован этанол. Для измерения электрофизических параметров пленок применены четырехзондовый метод и метод Ван дер Пау.
Результаты. В результате проведенных экспериментов определены электрофизические параметры образцов прозрачных проводящих оксидов, полученных при разных технологических режимах. Построены графики зависимостей поверхностного сопротивления, подвижности носителей заряда от концентрации примеси, что позволило проанализировать механизмы рассеяния, присутствующие в оксидных пленках.
Выводы. Подтверждена теория о том, что в прозрачных проводящих оксидах рассеяние на ионизированных примесях является основным механизмом, ограничивающим подвижность носителей заряда. Установлены критические значения концентрации примеси, при увеличении которых качество синтезируемых пленок ухудшается по причине увеличения поверхностного сопротивления, снижения подвижности носителей зарядов. Указанные выводы использованы при определении оптимальных технологических режимов. 

Ключевые слова

прозрачные проводящие оксиды, диоксид олова, метод спрей-пиролиза, механизмы рассеяния, поверхностное сопротивление, концентрация примеси, подвижность носителей заряда 

 Скачать статью в формате PDF

1. Кондрашин, В. И. Исследование влияния концентрации примеси на поверхностное сопротивление в ППП (полученных методом спрей-пиролиза) на основе диоксида олова / В. И. Кондрашин, Е. А. Печерская // Актуальные проблемы физической и функциональной электроники : сб. материалов 19-й Всерос. молод. науч. школы-семинара. – Ульяновск, 2016. – С. 175–176.
2. Electrical Properties Of Transparent Conductive Ato Coatings Obtained By Spray Pyrolysis / T. O. Zinchenko, V. I. Kondrashin, E. A. Pecherskaya, A. S. Kozlyakov, K. O. Nikolaev, J. V. Shepeleva // Iop Conf. Series: Materials Science And Engineering. – 2017. – № 225. – P. 012255. – DOI 10.1088/1757-899x/225/1/012255.
3. Ракша, С. В. Функциональные материалы для сенсибилизированных красителем солнечных элементов / С. В. Ракша, В. И. Кондрашин, Е. А. Печерская, К. О. Николаев // Физика и технология наноматериалов и структур : сб. науч. ст. 2-й Междунар. науч.-практ. конф. – Курск : ЮЗГУ, 2015. – С. 143–146.
4. Raksha, S. V. Functional materials for dye-sensitized solar cells / S. V. Raksha, V. I. Kondrashin, E. A. Pecherskaya, K. O. Nikolaev // Journal of Nano- and Electronic Physics. – 2015. – № 7 (4). – Р. 04062.
5. Ching‑Prado, E. Optical and electrical properties of fluorine doped tin oxide thin film / E. Ching‑Prado, A. Watson, H. Miranda // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. – 2018. – Vol. 29, iss. 18. – P. 15299–15306.
6. Cинтез и свойства нанокристаллических пленок диоксида олова, полученных методом пиролиза аэрозолей / Р. М. Печерская, Е. А. Печерская, А. М. Метальников, В. И. Кондрашин, В. А. Соловьев // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. – 2012. – № 4 (24). – С. 237–241.
7. Mamedov, H. Электрические и фотоэлектрические свойства солнечных элементов SnO2/Cd0.4Zn0.6S/CdTe, изготовленных электрохимическим методом / H. Mamedov // Russian Physics and Technics of Semiconductors. – 2006. – № 40. – P. 1476–1478.
8. Зинченко, Т. О. Анализ материалов, используемых для производства прозрачных проводящих покрытий / Т. О. Зинченко, Е. А. Печерская // Информационные технологии в науке и образовании. Проблемы и перспективы : сб. науч. ст. V Всерос. межвуз. науч.‐практ. конф. / под ред. Л. Р. Фионовой. – Пенза, 2018. – С. 256–258.