Дисертаційна робота присвячена розробці технологічних режимів напилення тонких плівок СuO, вуглецевих і вуглецевмісних матеріалів з заданими та відтворюваними електричними та оптичними властивостями, а також показано можливість їх практичного застосування у сучасних гетероструктурних електронних і оптоелектронних приладах.
Дисертацiя складається iз вступу, трьох роздiлiв, висновкiв, перелiку використаних джерел та додатку.
У вступі обґрунтовано актуальність роботи; сформульовано мету, основні задачі, об’єкт та предмет дослідження; вказано наукову новизну і практична цінність отриманих результатів; подано інформацію про особистий внесок здобувача, апробацію роботи, її структуру та обсяг.
У першому розділі дисертації представлено літературний огляд, який свідчить про значну зацікавленість учених з усього світу в дослідженні тонких плівок оксиду міді та графіту, а також у розробці високоефективних приладів оптоелектронних приладів на їх основі.
У другому розділі дисертації методом реактивного магнетронного розпилення, при постійному струмі в універсальній вакуумній установці Leybold-Heraeus L560 виготовлено тонкі плівки CuO на склянних підкладках, температура яких складала 300 К та 523 К. Досліджено структурні, електричні та оптичні властивості для отриманих зразків тонких плівок CuO, а саме представлено розподіл на поверхні елементів, які входять до складу цих плівок, визначено елементний склад, розмір зерен, енергію активації, оптичну ширину забороненої зони, показник заломлення. Проведено аналіз кривих спектрів пропускання і відбивання для плівок СuO, нанесених на скляні підкладки. Елементний склад тонких плівок та морфологію поверхні отримано за допомогою скануючого електронного мікроскопа (MIRA3 FEG, Tescan), оснащеного детектором відбитих електронів (BSE) і енергодисперсним рентгенівським детектором (EDX). Встановлено, що розмір зерен для плівок, отриманих при нижчій температурі підкладки D, становить 16 нм, а для плівок, отриманих при вищій температурі, – D рівний 26 нм. На дифрактограмах тонких плівок CuO спостерігається більша інтенсивність піків для тонких плівок, отриманих при вищих температурах підкладки CuO №2, що може бути зумовлено кращою структурною досконалістю тонких плівок та більшим розміром зерен. Унаслідок дослідження електричних властивостей з’ясовано, що температурні залежності електричного опору для тонких плівок CuO мають напівпровідниковий характер, тобто опір зменшується при збільшенні температури. Чотиризондовим методом виміряно величини поверхневого опору плівок: зразок №1 - ρ = 18,69 кОм/•, зразок № 2 - ρ = 5,96 кОм/•. На основі незалежних вимірювань коефіцієнтів відбивання і пропускання визначено оптичну ширину забороненої зони (Egop) для двох зразків екстраполяцією прямолінійної ділянки кривої (αhν)2 = f (hv) на вісь hv. Для зразка CuO №1 Egop = 1,62 еВ; для зразка CuO №2 Egop = 1,65 еВ. Для тонких плівок CuO №2 також використано конвертний метод для обчислення основних оптичних коефіцієнтів Egop = 1,72 еВ. Отримані значення Egop , визначені двома методами, добре корелюють між собою.
Методом спрей-піролізу при температурі TS= 350oC 0.2 М водного розчину солі CuCl2∙2H2O отримано тонкі плівки CuO р-типу товщиною
d = 0,3 мкм. Проаналізовано електричні та оптичні властивості плівок. Визначено енергію активації, яка дорівнює Еa = 0.27 еВ, та тангенс кута нахилу tgα = 3.12. Зі спектральної залежності (αhν)2 = f(hν) тонких плівок CuO визначено ширину забороненої зони, яка дорівнює Eg = 1.54 еВ.
Показано можливість використання тонких плівок оксиду міді (CuO) як активного шару в тонкоплівкових сонячних елементах зі структурою скло/ITO/графіт/CuO/Ni. За допомогою трансферметрікс-симуляції отримано швидкість генерації носіїв заряду шляхом моделювання розподілу оптичного поля. Теоретичні порогові значення ефективності фотоелектричних пристроїв визначено для різних товщин активного шару з використанням нормалізованої інтенсивності світла, еквівалентної спектру AM1.5. Вольт-амперні характеристики, змодельовані напівемпіричними методами, засвідчують, що ефективність фотоелектричного перетворення залежить від товщини активного шару, з ефективністю 25,2% для плівок CuO товщиною 500 нм.
У третьому розділі дисертації представлено результати дослідження структурних, оптичних та електричних властивостей тонких плівок графіту в залежності від твердості стержнів (2H, H, HB, B та 2В), отриманих методом “олівець-на-напівпровіднику”. Такі дослідження мають велике значення для подальшої розробки високоефективних приладів на основі гетеропереходів для електроніки та оптоелектроніки. За допомогою скануючого електронного мікроскопа одержано типові зображення поверхні, утворені відбитими електронами.
