Вышедшие номера
Влияние кислорода и температуры подложки на электрические свойства тонких пленок ZnO, полученных ионно-лучевым напылением
Российский научный фонд, №24-29-20099
Макагонов В.А. 1, Габриельс К.С. 1, Калинин Ю.Е. 1, Лопатин А.Ю. 1, Окорочков В.А.1
1Воронежский государственный технический университет, Воронеж, Россия
Email: vlad_makagonov@mail.ru, gabriels_k@mail.ru, kalinin48@mail.ru, lopatin-ayu@mail.ru, yamborghine@gmail.com
Поступила в редакцию: 29 октября 2025 г.
В окончательной редакции: 7 декабря 2025 г.
Принята к печати: 10 декабря 2025 г.
Выставление онлайн: 30 января 2026 г.

Исследовано влияние парциального давления реактивного газа (кислорода) в камере напыления и температуры подложки на электропроводность, подвижность носителей заряда и термоэдс тонких пленок оксида цинка (ZnO), полученных методом ионно-лучевого распыления. Синтезированные пленки являются нанокристаллическими и характеризуются гексагональной кристаллической решеткой вюрцита и текстурой с преобладающей осью <0001>, перпендикулярной плоскости пленки. Электронно-микроскопический анализ подтвердил формирование нанокристаллической структуры с характерной текстурой роста. Установлено, что в исследованных образцах доминирующим механизмом переноса заряда является прыжковая проводимость с переменной длиной прыжка по локализованным состояниям вблизи уровня Ферми, что подтверждается: линейностью зависимостей ln(rho/rhoo)(T-1/4) и S(T1/2), а также низкими значениями плотности локализованных состояний на уровне Ферми g(EF)~1017 eV-1·cm-3. Проведены оценки основных модельных параметров исследованных пленок: характерной температуры B, плотности состояний на уровне Ферми g(EF), длины прыжка и радиуса локализации. Установлено, что увеличение парциального давления кислорода в газовой смеси приводит к уменьшению g(EF), а повышение температуры подложки способствует росту плотности электронных состояний. Ключевые слова: оксид цинка, электрические свойства, термоэдс, плотность электронных состояний.
  1. R. Ismail, M.T. Ahmadi, S. Anwar. Advanced Nanoelectronics. CRC Press, Boca Raton, FL (2013). 456 с
  2. Q. Zhang, F. Li, X. Chang, D. He. Mater. Manuf. Process. 29, 789 (2014)
  3. Л.В. Григорьев, А.А. Семенов, А.В. Михайлов. ФТП 55, 12, 1180 (2021)
  4. D. Tainoff, B. Masenelli, O. Boisron, G. Guiraud, P. Melinon. J. Phys. Chem. C 112, 33, 12623 (2008)
  5. K. Ellmer. Transparent Conductive Zinc Oxide and Its Derivatives. Springer, N.-Y. (2010). P. 193
  6. Н.В. Лянгузов. Синтез наноструктур на основе оксида цинка и их физические свойства: автореф. канд. дисс. (Ростов н/Д, 2014)
  7. О.А. Новодворский, Л.С. Горбатенко, В.Я. Панченко, О.Д. Храмова, Е.А. Черебыло, К. Венцель, Й.В. Барта, В.Т. Бублик, К.Д. Щербачев. ФТП 43, 4, 439 (2009)
  8. Н.А. Лашкова, А.И. Максимов, А.А. Рябко, А.А. Бобков, В.А. Мошников, Е.И. Теруков. ФТП 50, 9, 1276 (2016)
  9. S.I. Rembeza, N.N. Kosheleva, E.S. Rembeza, T.V. Svistova, A.A. Vinokurov. Lett. Mater. 10, 4, 469 (2020)
  10. С.И. Рембеза, Е.С. Рембеза, Т.В. Свистова, Н.Н. Кошелева. Синтез и свойства металлооксидных пленок: монография. ВГТУ, Воронеж, (2017)
  11. Y. W.Heo, D.P. Norton, S.J. Pearton. J. Appl. Phys. 98, 073502 (2005)
  12. S. Besleaga, G.E. Stan, A.C. Galka, L. Ion, S. Antohe. Appl. Surf. Sci. 258, 22, 8819 (2012)
  13. В.С. Бураков, Н.В. Тарасенко, Е.А. Невар, М.И. Неделько. ЖТФ 81, 2, 89 (2011)
  14. J.L. Zhao, X.M. Li, J.M. Bian. J. Cryst. Growth 276, 507 (2005)
  15. D. Fang, K. Lin, T. Xue, C. Cui. J. Alloys Compd. 589, 346 (2014)
  16. D. Kim, H. Kim, I. Yun. Curr. Appl. Phys. 10, 3, 459 (2010)
  17. А.Э. Муслимов, М.Х. Рабаданов, А.М. Исмаилов. Прикл. физ. 3, 72 (2017)
  18. А.Р. Юсупов, А.Н. Лачинов, Л.Р. Калимуллина, Р.М. Гадиев, Д.В. Никитина. ФТТ 61, 3, 585 (2019)
  19. В.А. Нурмухамедов, И.А. Чернышов. Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук 10-1, 125 (2015)
  20. С.А. Гриднев, Ю.Е. Калинин, А.В. Ситников, О.В. Стогней. Нелинейные явления в нано- и микро-гетерогенных системах. Бином. Лаборатория знаний, М. (2012). 352 с
  21. V.V. Rylkov, S.N. Nikolaev, K.Yu. Chernoglazov, V.A. Demin, M.Yu. Presnyakov. Phys. Rev. B 95, 144202 (2017)
  22. Ю.Е. Калинин, А.В. Ситников, В.А. Макагонов, В.А. Фошин, М.Н. Волочаев. ФТТ 66, 11, 1941 (2024)
  23. В.А. Юрьев, А.Г. Чуйко, Ю.Е. Калинин, А.А. Гребенников, М.А. Каширин. Неорг. Материалы 60, 8, 909 (2024)
  24. L.J. Van der Pauw. Phil. Res. Rep. 13, 1, 1 (1958)
  25. А.В. Пашкевич, А.К. Федотов, Ю.В. Касюк, Л.А. Близнюк, Ю.А. Федотова, Н.А. Басов, А.С. Федотов, И.А. Свито, Е.Н. Подденежный. Изв. выс. уч. зав. Мат. эл. техн. 21, 3, 133 (2018).
  26. Y. Guo, X.W. Yu, Y.X. Li. J. Appl. Phys. 98, 053902 (2005)
  27. В.В. Каминский, Л.Н. Васильев, М.В. Романова, С.М. Соловьев. ФТТ 43, 6, 997 (2001)
  28. S.V. Vegesna, V.J. Bhat, D. Burger, J. Dellith, I. Skorupa, O.G. Schmidt, H. Schmidt. Sci. Rep. 10, 6698 (2020)
  29. W.S. Baer. Phys. Rev. 154, 785 (1967)
  30. Н. Мотт, Э. Дэвис. Электронные процессы в некристаллических веществах. Мир, М. (1982). Т. 1. 473 с.