Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

применение как диэлектрик во flash-памяти, а ниобия в резистивной памяти (ReRaM). Такой широкий спектр использования тонких пленок оксидов переходных металлов связан с широким спектром электрофизических и структурных свойств этих оксидов. Известно [1], что электрофизические свойства оксидов зависят от катион-анионного соотношения его молекулярной единицы, характеризующей нестехиометрию этих соединений. Для оксидов титана, молибдена, вольфрама, ванадия известны гомологические ряды или ряды Магнелли, описывающие состав для различных значений содержания катиона в формульной единице, например Ti„O 2)5-1 или MonO3n-1. Нестехиометрия по кислороду определяет концентрацию кислородных вакансий и связанный с нею электронный перенос. Наряду с электронным, благодаря кислородным вакансиям, возможен и ионный перенос [2]. Большинство пленочных оксидов обладает высокой долей ионной связи и большой шириной запрещенной зоны (>2 эВ) с характерным для неупорядоченных материалов распределением ловушек в запрещенной зоне и хвостами плотности состояний вблизи границ зон. Широкая запрещенная зона сдвигает край собственного поглощения в коротковолновую область спектра. В работе рассматриваются вопросы возможности реализации в анодных оксидах ниобия, тантала и титана эффекта переключения и памяти, возможности использования широкозонных анодных оксидов в качестве фоточувствительных материалов для среднего ультрафиолета. Электрохимический метод получения анодных оксидов металлов, широко применяемый в конденсаторостроении, является простым и доступным способом создания структурных элементов МДМ для реализации указанных электрических и оптических свойств. Оксидные пленки были получены окислением в водных растворах электролитов до заданных напряжений в гальваностатическом, вольтстатическом или смешанном режимах при разных плотностях токов от 1 до 50 mа/см 2 в зависимости от назначения. Толщина пленок h оценивалась по полному заряду Q в процессе формирования ^ = х , где X - выход по току, в соответствии с законом Фарадея [3] и по 2nFp интерференционному спектру, полученному при зеркальном и диффузном отражениях на спектрофотометре СФ-56. Спектральные зависимости фототока и фотоЭДС получены с использованием монохроматора МДР-2 с дифракционной решеткой 1200 шт/нм при освещении входной щели ксеноновой лампой ДКэСл-1000. Спектральная плотность источника излучения измерялась с помощью прецизионного высокоскоростного спектрометра AvaSpec-2048FT-2DT в диапазоне длин волн 200-800 нм. Регистрация фототока проводилась с использованием кварцевой кюветы с платиновым катодом с окном и заформованной в смешанном режиме до напряжений 80-100 В и остаточных токах меньше 10 мка/см 2 полированной танталовой и ниобиевой жестью. Спектр пропускания электролита кюветы контролировался на спектрометре СФ-56 и пропускал от 70-90% излучения в диапазоне от 240 нм. На рисунке 1а, б представлены спектры фототока структуры Pt- электролит (0.01N H 2 SO4) - оксид Ta(Nb) - Ta(Nb). Из зависимости фототока по краю поглощения оценивалась ширина запрещенной зоны оксидов тантала и ниобия. Их величины составили 4.4 эВ - для оксида тантала и 3.4 эВ - для оксида ниобия. Кривые фотоотклика получены в результате нормировки измеренного фототока к спектральному распределению интенсивности излучения на выходе монохроматора. При измерении фотоЭДС получены спектральные вольтовые чувствительности пленочных оксидов ниобия и тантала, приведенные на рис.2а, б. Полуширина кривой занимает диапазон 290-330 нм. И изменяется от 5 до 10 В/Вт. Для оксида тантала диапазон вольтовой чувствительности составляет 240-310 нм (рис.2а) и достигает 200 мкв в максимуме. а б Л, нм Рис. 1. Спектр фототока для структуры Pt-0.01N H 2 SO 4 - оксид Ta-Ta (а) и Nb-Nb (б) Спектральное распределение интенсивности излучения Солнца на уровне моря и лампы ДКСЛ-1000 подобны, что позволяет говорить о возможности использования фоточувствительных свойств оксидов ниобия и тантала в УФ-диапазоне для регистрации излучения, а возможности преобразования солнечной энергии за пределами атмосферы в электрическую. На структурах с анодной оксидной пленкой титана и ниобия для получения переключения из высокоомного состояния в низкоомное с памятью снимались динамические и статические ВАХ с использованием осциллографов и последующего преобразования аналоговых сигналов в цифровые и 400