ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ ТОНКИХ ОПТИЧЕСКИ ПРОЗРАЧНЫХ                              ПЛЕНОК SnO2 КОНВЕРТНЫМ МЕТОДОМ

Кондрашин Владислав Игоревич, аспирант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), vlad_kondrashin@mail.ru

535.243

DOI

10.21685/2072-3059-2016-2-8

Актуальность и цели. Прозрачные проводящие покрытия на основе тонких пленок оксидов металлов широко используются в различных оптоэлектронных приборах и устройствах. Толщина пленок играет важную роль в формировании их электрических и оптических свойств, поэтому при получении требуется постоянно измерять этот параметр. Однако проводить измерения толщины тонких прозрачных пленок традиционными методами затруднительно вследствие определенных ограничений. Решить данную задачу позволяет конвертный метод, заключающийся в анализе распределения интерференционных экстремумов в спектрах пропускания тонких пленок. Целью работы является определение толщины пленок диоксида олова конвертным методом, его точности и условий применения.
Материалы и методы. Тонкие пленки диоксида олова получены методом спрей-пиролиза на стеклянных и кремниевых подложках. Измерены спектры пропускания пленок в области длин волн λ = (320−1000) нм. В работе пред-ставлена методика определения толщины прозрачных пленок конвертным ме-тодом. Толщина также измерена с помощью эллипсометрии и электронной микроскопии. Проведен сравнительный анализ полученных результатов.
Результаты. Сравнительный анализ продемонстрировал, что точность конвертного метода снижается с уменьшением толщины пленки. В результате проведенной работы выявлены недостатки конвертного метода и условия его применения.
Выводы. Конвертный метод следует применять только к спектрам пропус-кания, демонстрирующим интерференционные полосы, при условии слабого поглощения электромагнитного излучения тонкой пленкой и полностью про-зрачной подложки.

Ключевые слова

прозрачные пленки, спрей-пиролиз, толщина, конвертный метод, спектры пропускания, интерференционные экстремумы, конвертные кривые, интерполяция.

 Скачать статью в формате PDF

1. Прозрачные проводящие покрытия на основе оксидов металлов. Технологии по-лучения, свойства и области применения / В. И. Кондрашин, Н. О. Рыбакова, С. В. Ракша, А. А. Шамин, К. О. Николаев // Молодой ученый. – 2015. – № 13. – С. 128−132.
2. Liu, H. Transparent conducting oxides for electrode applications in light emitting and absorbing devices / H. Liu, V. Avrutin, N. Izyumskaya, Ü. Özgür // Superlattices Micro-struct. – 2010. – Vol. 48, № 5. – P. 458–484.
3. Tatar, D. The relationship between the doping levels and some physical properties of SnO2: F thin films spray-deposited on optical glass / D. Tatar, B. Düzgün // Pramana – J. Phys. – 2012. – Vol. 79, № 1. – P. 137–150.
4. Physical properties of sprayed antimony doped tin oxide thin films: The role of thick-ness / A. R. Babar, S. S. Shinde, A. V. Moholkar, C. H. Bhosale, J. H. Kim, K. Y. Raj-pure // Journal of Semiconductors. – 2011. – Vol. 32, № 5. – P. 053001-1 – 053001-8.
5. Ремез, Л. М. Обзор методов измерения толщин термоэлектрических нано-пленок / Л. М. Ремез // Молодежный научно-технический вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. – 2014. – № 5. – URL: http://sntbul.bmstu.ru/doc/721985.html
6. Влияние ионной обработки в процессе ВЧ магнетронного распыления на толщину и показатель преломления ITO пленок / Е. А. Зайцева, Р. М. Закирова, П. Н. Крылов, К. С. Лебедев, И. В. Федотова // Вестник Удмуртского университета. – 2012. – Вып. 2 – C. 26–30.
7. Нагибина, Н. Б. Интерференция и дифракция света / Н. Б. Нагибина.–Л.:Машиностроение,1985.–332с.
8. Формирование ультратонких пленок Nb2O5 на подложках из кварца / С. В. Зайцев, Ю. В. Герасименко, С. Н. Салтыков, Д. А. Ховив, А. М. Ховив // Неор-ганические материалы. – 2011. – Т. 47,№4.–С.468–472.
9. Кротова, Г. Д. Технология материалов и изделий электронной техники : лаб. практикум / Г. Д. Кротова, В. Ю. Дубровин, В. А. Титов, Т. Г. Шикова. – Иваново:ГОУ ВПО Иван. гос. хим.-технол. ун-т.,2007.–156с.
10. Kerkache, L. Physical properties of RF sputtered ITO thin films and annealing effect / L. Kerkache, A. Layadi, E. Dogheche, D. Remiens // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2006. – № 39. – P. 184–189.
11. Manifacier, J. C. A simple method for the determination of the optical constants n, h and the thickness of a weakly absorbing thin film / J. C. Manifacier, J. Gasiot, J. P. Fillard // J. Phys. E: Sci. Instrum. – 1976. – Vol. 9. – P. 1002–1004.
12. Swanepoel, R. Determination of the thickness and optical constants of amorphous silicon / R. Swanepoel // J. Phys. E: Sci. Instrum. – 1983. – Vol. 16. – P. 1214–1222.
13. Особенности оптических и электрических свойств поликристаллических пленок CdTe, изготовленных методом термического испарения / В. В. Брус, М. Н. Соло-ван, Э. В. Майструк, И. П. Козярский, П. Д. Марьянчук, К. С. Ульяницкий, J. Rappich // Физика твердого тела. – 2014. – Т. 56, вып. 10. – С. 1886–1890.
14. Кондрашин, В. И. Разработка лабораторного оборудования для получения и исследования материалов микро- и наноэлектроники / В. И. Кондрашин, С. В. Ракша, М. Ю. Шикин // Молодой ученый. – 2014. – № 6. – С. 169–173.
15. Stockett, M. Optical properties ofthintransparent conductingoxide filmsonglass forphotovoltaicapplications.–URL:http://new.oberlin.edu/arts-and-sciences/departments/physics/documents/projects/honors/Stockett_thesis. pdf
16. Poelman, D. Methods for the determination of the optical constants of thin films from single transmission measurements: a critical review / D. Poelman, P. F. Smet // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2003. – Vol. 36. – P. 1850–1857.
17. Аскоченский, А. А. Оптические материалы для инфракрасной техники / А. А. Аскоченский. – М. : Наука, 1995. – 310 с.