ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………… 5
ГЛАВА 1 Прозрачные проводящие пленки на основе оксида цинка как
альтернативный материал для прозрачных электродов ……… 19
1.1 Проблематика вопроса ………………………………………………. 19
1.1.1 Прозрачные электроды на основе широкозонных
полупроводниковых оксидных соединений ……………………. 19
1.1.2 Магнетронное распыление как базовый метод
формирования прозрачных электродов ………………………. 28
1.2 Керамические мишени на основе оксида цинка для магнетронного
осаждения прозрачных проводящих пленок ……………………….. 31
1.2.1 Синтез керамических мишеней на основе ZnO методом
высокотемпературного спекания …………………………….. 33
1.2.2 Синтез керамических мишеней на основе ZnO методом
искрового плазменного спекания ………………………………. 48
1.3 Получение прозрачных проводящих пленок на основе ZnO
методом магнетронного распыления керамических мишеней ……. 55
1.3.1 Исследование процесса формирования прозрачных
проводящих пленок ZnO:Ga ……………………………………. 57
1.3.2 Сравнительные исследования функциональных
характеристик прозрачных проводящих пленок ZnO:Ga и
ZnO:Al …………………………………………………………… 74
Основные результаты и выводы к главе 1 …………………………... 79
ГЛАВА 2 Структура и свойства прозрачных проводящих пленок на
основе оксида цинка, полученных в условиях избыточного
содержания цинка в составе потока реагентов …………………. 80
2.1 Предыстория вопроса ………………………………………………. 80
2.2 Композитная система ZnO–Zn ……………………………………… 86
2.2.1 Исследование механоактивационного воздействия на
процесс диспергирования композитной системы ZnO–Zn…… 86
2.2.2 Оптимизация процесса искрового плазменного спекания
механоактивированных композитных смесей ZnO–Zn………. 93
2.2.3 Получение прозрачных проводящих пленок на основе оксида
цинка с использованием металлокерамических мишеней
ZnO:Ga–Zn ………………………………………………………. 100
2.3 Композитная система ZnO–графит …………………………………. 112
2.3.1 Исследование трансформации микроструктуры
композитной системы «оксид цинка–графит» в ходе
механоактивационного диспергирования и искрового
плазменного спекания …………………………………………... 112
3
2.3.2 Получение прозрачных проводящих пленок на основе оксида
цинка с использованием композитной мишени ZnO:Ga–графит 126
Основные результаты и выводы к главе 2 ………………………….. 133
ГЛАВА 3 Материалы для низкотемпературного осаждения прозрачных
электродов …………………………………………………………… 134
3.1 Обоснование актуальности вопроса ………………………………… 134
3.2 Прозрачные проводящие трехслойные структуры
«оксид/металл/оксид» ………………………………………………... 137
3.2.1 Низкотемпературный синтез высокопроводящих
прозрачных электродов на основе трехслойных структур
GZO/Ag/GZO ……………….……………….……………….…... 140
3.2.2 Стабильность функциональных характеристик прозрачных
электродов на основе трехслойной структуры
ZnO:Ga/Ag/ZnO:Ga……………………………………………… 152
3.3 Бинарная оксидная система ZnO-In2O3 как материал для
низкотемпературного осаждения прозрачных электродов ………... 159
3.3.1 Искровое плазменное спекание керамических мишеней ZnO
In2O3 ……………………………………………………………... 160
3.3.2 Низкотемпературное осаждение прозрачных проводящих
пленок на основе системы ZnO-In2O3 …………………………. 165
Основные результаты и выводы к главе 3 …………………………... 172
ГЛАВА 4 Получение пористых слоистых структур на основе оксида
цинка с использованием двухстадийного подхода……………… 174
4.1 Обоснование актуальности вопроса ………………………………… 174
4.2 Получение микропористых слоев оксида цинка из композитных
слоев ZnO–Zn на основе субтрактивного подхода ………………… 177
4.3 Получение пористых слоев ZnO из металлических цинковых
слоев-прекурсоров ……………………………………………………. 182
4.3.1 Получение пористых слоев-прекурсоров Zn методом
магнетронного распыления …………………………………… 182
4.3.2 Исследование процесса окисления пористых слоев цинка …... 193
4.4 Получение пористых слоев оксида цинка из композитных слоев
Zn–ZnO……………………………………………………………….. 196
4.5 Создание датчика ультрафиолетового излучения резонансного
типа на базе структуры «пористый ZnO/α-кварц» …………………. 203
Основные результаты и выводы к главе 4 ………………………….. 210
ГЛАВА 5 Исследование влияния микроструктуры и степени окисления
ванадия на пьезоэлектрические свойства тонких пленок
ZnO:V, полученных методом магнетронного распыления ……. 212
4
5.1 Пьезоэлектрические материалы ZnO: краткий обзор современного
состояния вопроса ……………………………………………………. 212
5.2 Описание методик получения и характеризации тонких пленок
ZnO:V …………………………………………………………………. 216
5.3 Влияние условий осаждения и отжига на микростуктуру и
химический состав тонких пленок ZnO:V …………………………. 219
5.4 Влияние условий осаждения и отжига на пьезоэлектрические
свойства тонких пленок ZnO:V ……………………………………… 227
Основные результаты и выводы к главе 5 …………………………... 235
ГЛАВА 6 Совершенствование методик синтеза объемных керамических
и тонкопленочных функциональных материалов ……………... 236
6.1 Лабораторная установка искрового плазменного спекания ……….. 236
6.1.1 Источник питания для установки ИПС …………………….. 242
6.1.2 Пример синтеза керамической мишени на лабораторной
установке ИПС …………………………………………………. 244
6.1.3 Оптимизация дизайна графитовых пресс-форм для ИПС ….. 249
6.2 Технологические решения в области нанесения тонких пленок ….. 261
6.2.1 Магнетронный распылительный узел………………………… 261
6.2.2 Узел нагрева и позиционирования подложек………………… 264
6.2.3 Пример осаждение тонких пленок с применением
разработанных технологических решений …….
267
Основные результаты и выводы к главе 5 ……………………….….. 272
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………..… 274
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ………….. 278
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………... 280
Приложение А …………………………………………………………………… 310
Приложение Б …………………………………………………………………… 311
