Труды КНЦ вып.3 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 1/2019(10))

Все большую значимость приобретает новое направление развития электроники на основе оксидных полупроводниковых материалов (transparent conductive oxide — TCO) — прозрачная электроника. Основными сферами применения прозрачной электроники являются: сенсорные и гибкие дисплеи, плоские приборные дисплеи, телевизионные экраны на основе органических светодиодов, электролюминисцентные излучатели, тонкопленочная фотовольтаика, различные электронные и оптические покрытия, в том числе smart -окна. В настоящее время значительное количество работ посвящено исследованиям оксидов In 2 O 3 , ZnO, SnO 2 , CdO, Ga 2 O 3 , TiO 2 и более сложных двойных и тройных оксидов [1-3]. Для увеличения проводимости эти оксиды обычно легируют атомами Sb, In, Sn, Ti, F, Al, Ga. Данная работа направлена на установление закономерностей низкотемпературного формирования пленок оксидов In 2 O 3 , ZnO, SnO 2 . Следует отметить, что получение тонких пленок оксидов переходных металлов с заданными структурой и физическими свойствами (удельное сопротивление и коэффициент пропускания получаемых слоев), а также однородностью по толщине является сложной технологической задачей, поскольку структура и свойства сильно зависят от условий нанесения. Значимым фактором в процессе напыления, влияющим на структуру и электрофизические свойства пленок TCO, является температура подложки. Поликристаллические пленки начинают формироваться при температуре 150 °С. Повышение температуры подложки до 200 °С способствует повышению интенсивности дифракционных пиков и снижению их ширины, что характерно для кристаллических пленок [4]. Это позволяет заключить, что при температуре подложки 200 °С уже формируются поликристаллические пленки, степень совершенства которых зависит также от режима работы магнетрона. Ранее нами в работе [5] были получены оптически прозрачные пленки с рекордными на сегодняшний день для металлической мишени характеристиками: поверхностным сопротивлением R =10 Ом/о при толщине 100 нм. Температура подложки в процессе напыления достигала 300 ◦ C, суммарное рабочее давление газовой смеси кислород — аргон составляло 0,1 Па. Такой результат был достигнут за счет того, что при температуре подложки 300 ◦ C ITO переходит из аморфного состояния в кристаллическое. Следует отметить, что до сих пор низкотемпературное получение низкоомных пленок TCO с высокой прозрачностью без нагрева подложек до температур более 100 °С является задачей важной и нетривиальной. Получение пленок TCO без высокотемпературного нагрева подложек позволит напылять их на полимерные материалы. Наиболее значимое и детальное иследование процесса нанесения оптически прозрачных низкоомных пленок ITO методом рективного магнетронного распыления металлической мишени In/Sn проведены Л. П. Амосовой [6, 7]. Так, в работе [7] приводятся фазовые диаграммы существования прозрачной проводящей фазы ITO (рис. 1). Каждая точка на кривой (рис. 1) соответствует соотношению давления кислорода и скорости напыления, при которых получаются оптимальные слои, обладающие заявленными характеристиками. Парциальное давление кислорода в составе рабочей смеси изменялось в диапазоне от 20 до 50 %. Это обусловлено тем, что при парциальном давлении кислорода менее 20 % не удавалось удержать стабильное горение газового 94