zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-697Research ArticleСтатьиОПТИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОНКИХ ПЛЕНОК ОКСИДА ЦИНКА, ЛЕГИРОВАННЫХ СКАНДИЕМ И ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ЛАЗЕРНОГО ОСАЖДЕНИЯOPTICAL AND ELECTROPHYSICAL PROPERTIES OF DOPED WITH SCANDIUM THIN ZINC OXIDE FILMS OBTAINED BY LASER DEPOSITIONБосакН. А.BosakN. A.

220072, Минск

Minsk, 220072

n.bosak@ifanbel.bas-net.byЧумаковА. Н.ChumakovA. N.

220072, Минск

Minsk, 220072

ШевченокА. А.ShevchenokA. A.

220013, Минск

Minsk, 220013

alexshev56@mail.ruБаранЛ. В.BaranL. V.

220030, Минск

Minsk, 220030

baran@bsu.byКарозаА. Г.KarozaA. G.

220072, Минск

Minsk, 220072

Малютина-БронскаяВ. В.Malutina-BronskayaV. V.

220072, Минск

Minsk, 220072

malyutina@oelt.basnet.byРайченокТ. Ф.RaichenokT. F.

220072, Минск

Minsk, 220072

СугакМ. Г.SugakM. G.

220072, Минск

Minsk, 220072

m.sugak@yandex.ruИнститут физики НАН БеларусиB. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of BelarusБелорусский национальный технический университетBelarusian National Technical UniversityБелорусский государственный университетBelarusian State UniversityГНПО “Оптика, оптоэлектроника и лазерная техника”SSPA “Optics, Optoelektronics, and Lazer Tehnology”НПЦ НАН Беларуси по материаловедениюNPC National Academy of Sciences of Belarus for Materials Science202030102020875763769Copyright © Босак Н.А., Чумаков А.Н., Шевченок А.А., Баран Л.В., Кароза А.Г., Малютина-Бронская В.В., Райченок Т.Ф., Сугак М.Г., 20202020Босак Н.А., Чумаков А.Н., Шевченок А.А., Баран Л.В., Кароза А.Г., Малютина-Бронская В.В., Райченок Т.Ф., Сугак М.Г.Bosak N.A., Chumakov A.N., Shevchenok A.A., Baran L.V., Karoza A.G., Malutina-Bronskaya V.V., Raichenok T.F., Sugak M.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/697

Методом высокочастотного импульсно-периодического (f ~ 10—15 кГц) лазерного воздействия с длиной волны λ = 1.064 мкм и плотностью мощности q = 85 МВт/см2 на керамику из оксида цинка, легированную оксидом скандия, при давлении в вакуумной камере p = 2 ⋅ 10-2 мм рт. ст. получены наноструктурированные тонкие пленки на кремниевой подложке. Изучена морфология полученных пленок с помощью атомно-силовой микроскопии. Выявлены особенности спектров пропускания в видимой, ближней и средней ИК-областях. Полученные при возбуждении разными длинами волн спектры люминесценции практически не изменяются. Проведен анализ электрофизических свойств гетероструктуры ZnO+0.9%Sc2O3/Si. Установлено, что основным механизмом проводимости является ток, ограниченный пространственным зарядом в пленке оксида с глубокими ловушками.

Nanostructured thin films on a silicon substrate were obtained using a high-frequency pulse-periodic f ~ 10—15 kHz laser action at a wavelength λ = 1.064 µm, a power density q = 85 MW/cm2 , and a pressure in a vacuum chamber p = 2⋅10–2 mm Hg on zinc oxide ceramics doped with scandium oxide. The morphology of the obtained films was studied using atomic force microscopy. The features of transmission spectra in the visible, near and middle infrared regions were revealed. The luminescence spectra obtained upon excitation by different wavelengths were practically unchanged. The electrophysical properties of the ZnO +0.9% Sc2O3/Si heterostructure were analyzed. It is established that the main conduction mechanism is the current limited by the space charge in the oxide film with deep traps.

высокочастотное лазерное воздействиелегированный скандием оксид цинкаструктура тонких пленокспектры пропускания и люминесценцииэлектрофизические характеристикиhigh-frequency laser irradiationscandium doped zinc oxidethe structure of thin filmstransmission and luminescence spectraelectrophysical characteristicsReferencesА. Н. Жерихин, А. И. Худобенко, Р. Т. Вилльямс, Дж. Вилкинсон, К. Б. Усер, Г. Хионт, В. В. Воронов. Квант. электрон., 33, № 11 (2003) 975—980А. Н. Жерихин, А. И. Худобенко, Р. Т. Вилльямс, Дж. Вилкинсон, К. Б. Усер, Г. Хионт, В. В. Воронов. Квант. электрон., 33, № 11 (2003) 975—980S.-H. Jeong, B.-S. Kim, B.-T. Lee. Appl. Phys. Lett., 82, N 16 (2003) 2625—2627S.-H. Jeong, B.-S. Kim, B.-T. Lee. Appl. Phys. Lett., 82, N 16 (2003) 2625—2627T. Minami, T. Yamamoto, T. Miyata. Thin Solid Films, 366 (2000) 63—68T. Minami, T. Yamamoto, T. Miyata. Thin Solid Films, 366 (2000) 63—68В. С. Бураков, Н. В. Тарасенко, Е. А. Невар, М. И. Неделько. ЖТФ, 81, № 2 (2011) 89—97В. С. Бураков, Н. В. Тарасенко, Е. А. Невар, М. И. Неделько. ЖТФ, 81, № 2 (2011) 89—97N. Tarasenka, A. Butsen, V. Pankov, T. Velusamy, D. Mariotti, N. Tarasenko. Nano-Structures & Nano-Objects, 12 (2017) 210—219N. Tarasenka, A. Butsen, V. Pankov, T. Velusamy, D. Mariotti, N. Tarasenko. Nano-Structures & Nano-Objects, 12 (2017) 210—219X. Yu, T. J. Marks, A. Facchetti. Nature Mater. Rev., 15 (2016) 383—396X. Yu, T. J. Marks, A. Facchetti. Nature Mater. Rev., 15 (2016) 383—396A. Stadler. Materials, N 5 (2012) 661—683A. Stadler. Materials, N 5 (2012) 661—683Т. В. Семикина, В. Н. Комащенко, Л. Н. Шмырева. Электроника и связь, № 3 (2010) 20—28Т. В. Семикина, В. Н. Комащенко, Л. Н. Шмырева. Электроника и связь, № 3 (2010) 20—28J. F. Wager, D. A. Keszler, R. E. Presley. Transparent Electronics, Springer Science+Business Media, LLC (2008)J. F. Wager, D. A. Keszler, R. E. Presley. Transparent Electronics, Springer Science+Business Media, LLC (2008)M. Caglar, S. Ilican, Y. Caglar, F. Yakuphanoglu. Appl. Surf. Sci., 255 (2009) 4491—4496M. Caglar, S. Ilican, Y. Caglar, F. Yakuphanoglu. Appl. Surf. Sci., 255 (2009) 4491—4496Г. В. Лашкарев, В. А. Карпина, Л. И. Овсянникова, В. В. Картузов, М. В. Дранчук, М. Годлевский, Р. Петрушка, В. В. Хомяк, Л. И. Петросян. Физика низких температур, 43, N 4 (2017) 515—519 [G. V. Lashkarev, V. A. Karpyna, L. I. Ovsiannikova, V. V. Kartuzov, M. V. Dranchuk, M. Godlewski, R. Pietruszka, V. V. Khomyak, L. I. Petrosyan. Low Temper. Phys., 43, N 4 (2017) 643—648]Г. В. Лашкарев, В. А. Карпина, Л. И. Овсянникова, В. В. Картузов, М. В. Дранчук, М. Годлевский, Р. Петрушка, В. В. Хомяк, Л. И. Петросян. Физика низких температур, 43, N 4 (2017) 515—519 [G. V. Lashkarev, V. A. Karpyna, L. I. Ovsiannikova, V. V. Kartuzov, M. V. Dranchuk, M. Godlewski, R. Pietruszka, V. V. Khomyak, L. I. Petrosyan. Low Temper. Phys., 43, N 4 (2017) 643—648]А. А. Бобков, А. И. Максимов, В. А. Мошников, П. А. Сомов, Е. И. Теруков. ФТП, 49, N 10 (2015) 1402—1406А. А. Бобков, А. И. Максимов, В. А. Мошников, П. А. Сомов, Е. И. Теруков. ФТП, 49, N 10 (2015) 1402—1406D. Tainoff, B. Masenelli, O. Boisron, G. Guiraud, P. Mélinon. J. Phys. Chem. C, 112 (2008) 12623— 12627D. Tainoff, B. Masenelli, O. Boisron, G. Guiraud, P. Mélinon. J. Phys. Chem. C, 112 (2008) 12623— 12627K. Ellmer. In “Handbook of Transparent Conductors”, Eds. D. S. Ginley, H. Hosono, D. C. Paine, New York, Springer (2010) 193—263K. Ellmer. In “Handbook of Transparent Conductors”, Eds. D. S. Ginley, H. Hosono, D. C. Paine, New York, Springer (2010) 193—263М. Э. Бугаева, В. М. Коваль, В. И. Лазоренко, Г. В. Лашкарев, В. А. Карпина, В. Д. Храновский. Сенсорная электроника и микросистемные технологии, 3 (2005) 34—42М. Э. Бугаева, В. М. Коваль, В. И. Лазоренко, Г. В. Лашкарев, В. А. Карпина, В. Д. Храновский. Сенсорная электроника и микросистемные технологии, 3 (2005) 34—42В. М. Колешко, А. В. Гулай, А. А. Шевченок, Т. А. Кузнецова, М. А. Андреев. Порошковая металлургия. Респуб. межвед. сб. науч. тр., 34 (2011) 106—111В. М. Колешко, А. В. Гулай, А. А. Шевченок, Т. А. Кузнецова, М. А. Андреев. Порошковая металлургия. Респуб. межвед. сб. науч. тр., 34 (2011) 106—111D.-S. Liu, C.-Y. Wu, C.-S. Sheu, F.-C. Txai, C. H. Li. Jpn. J. Appl. Phys., 45(4B) (2006) 3531—3536D.-S. Liu, C.-Y. Wu, C.-S. Sheu, F.-C. Txai, C. H. Li. Jpn. J. Appl. Phys., 45(4B) (2006) 3531—3536Л. Я. Минько, А. Н. Чумаков, Н. А. Босак. Квант. электрон., 17, № 11 (1990) 1480—1484Л. Я. Минько, А. Н. Чумаков, Н. А. Босак. Квант. электрон., 17, № 11 (1990) 1480—1484О. М. Бордун. Журн. прикл. спектр., 68, № 2 (2001) 232—234 [O. M. Bordun. J. Appl. Spectr., 68 (2001) 304—307]О. М. Бордун. Журн. прикл. спектр., 68, № 2 (2001) 232—234 [O. M. Bordun. J. Appl. Spectr., 68 (2001) 304—307]A. M. Ismailov, V. A. Nikitenko, M. R. Rabadanov, L. L. Emiraslanova, I. Sh. Aliev, M. Kh. Rabadanov. Vacuum, 168 (2019) 108854(1—6)A. M. Ismailov, V. A. Nikitenko, M. R. Rabadanov, L. L. Emiraslanova, I. Sh. Aliev, M. Kh. Rabadanov. Vacuum, 168 (2019) 108854(1—6)В. В. Малютина-Бронская, В. Б. Залесский, Т. Р. Леонова. Докл. БГУИР, № 6 (2011) 39—43В. В. Малютина-Бронская, В. Б. Залесский, Т. Р. Леонова. Докл. БГУИР, № 6 (2011) 39—43М. Д. Ефремов, Г. Н. Камаев, В. А. Володин, С. А. Аржанникова, Г. А. Качурин, С. Г. Черкова, А. В. Кретинин, В. В. Малютина-Бронская, Д. В. Марин. ФТП, 39, № 8 (2005) 945—951М. Д. Ефремов, Г. Н. Камаев, В. А. Володин, С. А. Аржанникова, Г. А. Качурин, С. Г. Черкова, А. В. Кретинин, В. В. Малютина-Бронская, Д. В. Марин. ФТП, 39, № 8 (2005) 945—951В. В. Малютина-Бронская, В. Б. Залесский, Т. Р. Леонова, А. И. Белоус, В. И. Плебанович. Докл. БГУИР, № 5 (2006) 99В. В. Малютина-Бронская, В. Б. Залесский, Т. Р. Леонова, А. И. Белоус, В. И. Плебанович. Докл. БГУИР, № 5 (2006) 99

The authors declare that there are no conflicts of interest present.