Вышедшие номера
Термовольтаический отклик в двухслойных тонкопленочных структурах на основе оксида никеля
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, FZGM-2026-0003
Калинин Ю.Е. 1, Лопатин А.Ю. 1, Костюченко А.В.1, Ситников А.В. 1, Никонов А.Е. 1
1Воронежский государственный технический университет, Воронеж, Россия
Email: lopatin-ayu@mail.ru
Поступила в редакцию: 27 июля 2026 г.
В окончательной редакции: 8 сентября 2026 г.
Принята к печати: 8 сентября 2026 г.
Выставление онлайн: 16 октября 2026 г.

Исследованы структура и физические свойства тонких пленок NiO, полученных методом реактивного высокочастотного магнетронного распыления никелевой мишени в атмосфере Ar + O2 при температуре подложки 400oC. Показано, что введение кислорода в камеру приводит к формированию нанокристаллической кубической фазы NiO, а увеличение содержания O2 от 6 до 50% влияет на текстуру, электрическое сопротивление и энергию активации проводимости пленок. Температурные зависимости электрического сопротивления имеют полупроводниковый характер и описываются термоактивационным механизмом с энергией активации от 0.24±0.01 до 0.31±0.01 eV для образцов, полученных при различных концентрациях кислорода. В двухслойных структурах NiO с различным содержанием кислорода в слоях возникает термовольтаический эффект при однородном нагреве. Установлено, что максимальное напряжение термовольтаического эффекта реализуется для структуры NiO (6% O2)|NiO (10% O2) и NiO (40% O2)|NiO (50% O2). На основе наиболее эффективных градиентных оксидных структур n- и p-типа сформирован макет тонкопленочного термовольтаического генератора ZnO : Fe(xFe=2.18%)/ZnO : Fe(xFe=0.55%)/NiO (полученный при 50% O2)/NiO (полученный при 40% O2), для которого в области 350-355oC напряжение сохраняется на уровне 210 μV в течение 8 h выдержки. Ключевые слова: термовольтаический эффект, оксид цинка, тонкие пленки, градиент концентрации носителей.
  1. В.В. Каминский, С.М. Соловьев. ФТТ 43, 3, 423 (2001). [V.V. Kaminskii, S.M. Solov'ev. Phys. Solid State 43, 3, 439 (2001).]
  2. В.В. Каминский, А.В. Голубков, Л.Н. Васильев. ФТТ 44, 8, 1501 (2002). [V.V. Kaminskii, A.V. Golubkov, L.N. Vasil'ev. Phys. Solid State 44, 8, 1574 (2002).]
  3. В.М. Егоров, В.В. Каминский. ФТТ 51, 8, 1521 (2009). [V.M. Egorov, V.V. Kaminskvi. Phys. Solid State 51, 8, 1613 (2009).]
  4. В.В. Каминский, В.А. Дидик, М.М. Казанин, М.В. Романова, С.М. Соловьев. Письма в ЖТФ 35, 21, 16 (2009). [V.V. Kaminskiv i, V.A. Didik, M.M. Kazanin, M.V. Romanova, S.M. Solov'ev. Tech. Phys. Lett. 35, 11, 981 (2009).]
  5. В.В. Каминский, М.М. Казанин. Письма в ЖТФ 34, 8, 92 (2008). [V.V. Kaminskiv i, M.M. Kazanin. Tech. Phys. Lett. 34, 4, 361 (2008).]
  6. В.В. Каминский, М.М. Казанин, С.М. Соловьев, А.В. Голубков. ЖТФ 82, 6, 142 (2012). [V.V. Kaminskii, M.M. Kazanin, S.M. Solov'ev, A.V. Golubkov. Tech. Phys. 57, 6, 874 (2012).]
  7. H. Sato, T. Minami, S. Takata, T. Yamada. Thin Solid Films 236, 1--2, 27 (1993)
  8. A.N. Banerjee, K.K. Chattopadhyay. Progr Crystal Growth \& Characterization. Mater. 50, 1--3, 52 (2005). https://doi.org/10.1016/j.pcrysgrow.2005.10.001
  9. B. Sasi, K.G. Gopchandran, P.K. Manoj, P. Koshy, P. Prabhakara Rao, V.K. Vaidyan. Vacuum 68, 2, 149 (2003). https://doi.org/10.1016/S0042-207X(02)00299-3
  10. C.-C. Diao, C.-Y. Huang, C.-F. Yang, C.-C. Wu. Nanomater. 10, 4, 636 (2020). https://doi.org/10.3390/nano10040636
  11. M.I. Pintor-Monroy, B.L. Murillo-Borjas, M. Catalano, M.A. Quevedo-Lopez. ACS Appl. Mater. \& Interfaces 11, 30, 27048 (2019). https://doi.org/10.1021/acsami.9b04380
  12. R. Karsthof, A.M. Anton, F. Kremer, M. Grundmann. Phys. Rev. Mater. 4, 3, 034601 (2020). https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.4.034601
  13. K.O. Egbo, C.P. Liu, C.E. Ekuma, K.M. Yu. J. Appl. Phys. 128, 13, 135705 (2020). https://doi.org/10.1063/5.0021650
  14. R. Poulain, G. Lumbeeck, J. Hunka, J. Proost, H. Savolainen, H. Idrissi, D. Schryvers, N. Gauquelin, A. Klein. ACS Appl. Electron. Mater. 4, 6, 2718 (2022). https://doi.org/10.1021/acsaelm.2c00230
  15. Y.-H. Liu, X.-Y. Liu, H. Sun, B. Dai, P. Zhang, Y. Wang. Coatings 11, 6, 697 (2021). https://doi.org/10.3390/coatings11060697
  16. E. Turgut, O. v Coban, S. Sari tav s, S. Tuzemen, M. Yi ldi ri m, E. Gur. Appl. Surf. Sci. 435, 880 (2018). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.11.133
  17. O. Tuna, A.K. Mak, O. Ozturk, M. Karabulut. Appl. Phys. A 129, 820 (2023). https://doi.org/10.1007/s00339-023-07090-2
  18. H.W. Ryu, G.P. Choi, W.S. Lee, J.S. Park. J. Mater. Sci. 39, 13, 4375 (2004). https://doi.org/10.1023/B:JMSC.0000033431.52659.e5
  19. F.A.F. Lahiji, S. Bairagi, R. Magnusson, M.A. Sortica, D. Primetzhofer, E. Ekstrom, B. Paul, A. le Febvrier, P. Eklund. J. Vacuum Sci. \& Technol. A 41, 6, 063402 (2023). https://doi.org/10.1116/6.0002914
  20. M.B. Islam, M. Yanagida, Y. Shirai, Y. Nabetani, K. Miyano. ACS Omega 2, 5, 2291 (2017)
  21. R. Molaei, R. Bayati, J. Narayan. Crystal Growth \& Design 13, 12, 5459 (2013). https://doi.org/10.1021/cg401408f
  22. M. Sumets, V. Ievlev, V. Dybov, A. Kostyuchenko, D. Serikov, S. Kannykin, E. Belonogov. J. Mater. Sci.: Materials in Electronics 30, 17, 16562 (2019)
  23. ICDD PDF-2 Release 2013. Powder Diffraction File. International Centre for Diffraction Data, Newtown Square, PA, USA (2013)
  24. NETZSCH-Geratebau GmbH. SBA 458 NemesisoledR: Simultaneous Determination of the Seebeck Coefficient and Electrical Conductivity. Selb: NETZSCH-Geratebau GmbH
  25. V.A. Makagonov, K.S. Gabriel's, Yu.E. Kalinin, A.Yu. Lopatin, L.A. Bliznyuk, A.K. Fedotov. Modern Electron. Mater. 10, 3, 159 (2024). https://doi.org/10.3897/j.moem.10.3.140732
  26. Ecopia Co., Ltd. HMS-5000 Series Hall Effect Measurement System: HMS-5000/HMS-5300/HMS-5500. Product brochure. Ecopia Co., Ltd
  27. Н. Мотт, Э. Дэвис. Электронные процессы в некристаллических веществах, т. 1. Мир, М. (1982). 473 с. [N.F. Mott, E.A. Davis. Electronic Processes in Non-Crystalline Materials. Clarendon Press, Oxford (1979).]
  28. М.Н. Мартышов, В.В. Смирнова, А.С. Ильин, В.Б. Платонов, П.А. Форш, П.К. Кашкаров. Письма в ЖТФ 49, 4, 20 (2023). [M.N. Martyshov, V.V. Smirnova, A.S. Ilin, V.B. Platonov, P.A. Forsh, P.K. Kashkarov. Tech. Phys. Lett. 49, 2, 54 (2023). DOI: 10.21883/TPL.2023.02.55372.19305]
  29. Ю.Е. Калинин, А.В. Ситников, В.Б. Багатнов. ФТТ 68, 8, 1151 (2026). DOI: 10.61011/FTT.2026.08.63666.10210
  30. С.И. Пекар. Исследования по электронной теории кристаллов, Гостехиздат, М.-Л. (1951). 256 с
  31. I.G. Austin, N.F. Mott. Adv. Phys. 8, 71, 41 (1969)
  32. В.Ф. Гантмахер. Электроны в неупорядоченных средах. Физматлит, М. (2005). 232 с
  33. В.В. Пасынков, Л.К. Чиркин. Полупроводниковые приборы. Лань, СПб (2002). 480 с
  34. Ю.Е. Калинин, В.А. Макагонов, К.С. Габриельс, А.Ю. Лопатин, А.Р. Шакуров. Генератор электрической энергии на основе термовольтаического эффекта. Патент на полезную модель N 234612 (2025).

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.