Медвідь І. І. Оптичні властивості та рекомбінаційні процеси в тонких плівках на основі складного оксиду (Y0,06Ga0,94)2O3

English version

Дисертація на здобуття ступеня кандидата наук

Державний реєстраційний номер

0418U004013

Здобувач

Спеціальність

  • 01.04.05 - Оптика, лазерна фізика

09-11-2018

Спеціалізована вчена рада

Д 35.071.01

Інститут фізичної оптики імені О.Г. Влоха Міністерства освіти і науки України

Анотація

Дисертація присвячена експериментальному дослідженню і теоретичному обґрунтуванню оптичних, люмінесцентних і електропровідних властивостей тонких плівок (Y0,06Ga0,94)2O3 та β–Ga2O3. Досліджено структуру тонких плівок (Y0,06Ga0,94)2O3 та β–Ga2O3, отриманих методом високочастотного іонно-плазмового розпилення, після відпалу у різних атмосферах. Виміряно спектри ІЧ-відбивання системи тонка плівка β–Ga2O3 – підкладка з плавленого кварцу υ–SiO2 в області 400–1600 см–1 при Т=295 К. Проведено інтерпретацію піків у спектрі плівок β–Ga2O3, що пов’язані з коливаннями Ga–O фрагментів у структурних тетраедричних GaO4 та октаедричних GaO6 комплексах. Досліджено дисперсію світла в тонких плівках (Y0,06Ga0,94)2O3 та встановлено параметри одноосциляторної трипараметричної моделі. Методом оптичної спектроскопії досліджено область краю фундаментального поглинання тонких плівок (Y0,06Ga0,94)2O3. Встановлено, що дані плівки формуються у моноклінній структурі β–Ga2O3. Оптична ширина забороненої зони даних плівок є більшою ніж у плівках β–Ga2O3 і становить 4,66 еВ для плівок, відпалених у атмосфері кисню, 4,77 еВ для плівок, відпалених у атмосфері аргону і 4,87 еВ для плівок, відновлених у атмосфері водню. Оцінено зведену ефективну масу вільних носіїв заряду у плівках (Y0,06Ga0,94)2O3 після відпалу плівок у атмосфері кисню та аргону та після відновлення у атмосфері водню. Встановлено, що концентрація носіїв заряду після відпалу у атмосфері кисню становить 1.32×1018 см–3, після відпалу в атмосфері аргону – 3.41×1018 см–3, та після відновлення у атмосфері водню – 5.20×1018 см–3, що характерне для вироджених напівпровідників. Показано, що зсув краю фундаментального поглинання в тонких плівках (Y0,06Ga0,94)2O3 зумовлений ефектом Бурштейна-Мосса. Досліджено спектри фотолюмінесценції та збудження люмінесценції тонких плівок β–Ga2O3 та (Y0,06Ga0,94)2O3. Методом Аленцева-Фока проведено розклад спектрів фотолюмінесценції на елементарні складові. Розглянено природу двох інтенсивних смуг свічення з максимумами в області 3,00 і 3,15 еВ, а також двох слабоінтенсивних смуг свічення з максимумами в області 4,00 і 4,25 еВ. Визначено постійні часу загасання для смуг з максимумами в області 3,00 та 3,15 еВ для різних типів плівок. Досліджено електропровідність тонких плівок β–Ga2O3 та (Y0,06Ga0,94)2О3 залежно від умов одержання і атмосфери термообробки. Встановлено, що після відпалу у відновній атмосфері водню відбувається значне зниження питомого опору плівок від 10 11 Ом×см для плівок відпалених у атмосфері кисню чи аргону до 10 8 Ом×см. Визначено енергії активації температурного гасіння донорних центрів, що виникають у одержаних плівках та проведено аналіз отриманих результатів. Показано, що незалежно від наявності та складу атмосфери відпалу в тонких плівках β–Ga2O3 спостерігається ефект фотопровідності. Порівняння спектрів фотопровідності зі спектрами збудження люмінесценції показує, що фотопровідність в тонких плівках β–Ga2O3 пов'язана з зона-зонними переходами зі створенням вільних носіїв заряду в зоні провідності.

Файли

Схожі дисертації