Особенности взаимодействия пленок селена с углеродом в состоянии Sp1

УДК 546.26. 538.97

А.В. КОКШИНА, А.В. БЕЛОВА,

А.Г. КРАСНОВА, В.Д. КОЧАКОВ

ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПЛЕНОК СЕЛЕНА С УГЛЕРОДОМ В СОСТОЯНИИ Sp1

Ключевые слова: пленки селена, углерод в состоянии Sp1, спектроскопия, термический отжиг.

Представлены результаты исследования взаимодействия пленок селена с пленками углерода в состоянии Sp1 при термическом отжиге. Исследовались оптические и электрофизические свойства системы Se-линейно-цепочечный углерод (ЛЦУ) до и после отжига. В результате термического отжига формируется система с полупроводниковыми свойствами, в которой атомы Se присоединяются к углероду в состоянии Sp1 через разрыв ж-связи.

A.V. KOKSHINA, A.V. BELOVA,

A.G. KRASNOVA, V.D. KOCHAKOV FEATURES OF INTERACTION OF FILMS OF SELENIUM WITH CARBON IN CONDITION Sp1

Key words: selenium films, carbon in condition Sp1, spectroscopy, thermal annealing.

Results of research of interaction offilms of selenium with films carbon in standing Sp1 at thermal annealing are presented. Were investigated optical and electrophysical properties of system Se-linearly-chained carbon (LCC) before annealing. As a result of thermal annealing the system with semi-conductor properties in which atoms Se join carbon in condition Sp1 through rupture ж-communications is formed.

Пленки селена наносились на стеклянную подложку толщиной 170 мкм в вакууме термическим испарением. На спектрофотометре Lambda 25 в диапазоне 2501100 нм были получены спектры пропускания пленок селена. Типичная спектрограмма приведена на рис. 1.

а

Рис. 1. Спектры пропускания пленки селена, полученные в данной работе

б

Интерференционный эффект, наблюдаемый для пленок селена, объясняется высокой дисперсией показателя преломления селена. На рис. 2 приведена дисперсионная кривая, взятая из работы [1].

Рис. 2. Зависимость показателя преломления селена п от длины волны X

Поскольку толщина пленки С селена постоянная, то условия интерференционного максимума и минимума определяются значениями показателя преломления, а они изменяются в зависимости от длины волны очень сильно.

Далее на поверхность пленки селена методом ионно-плазменного осаждения наносился слой линейноцепочечного углерода (ЛЦУ). Спектр пропускания пленочной системы Бе-ЛЦУ показан на рис. 1, а (ниже основного спектра селена). Видно, что при увеличении общей толщины пленочной системы положения интерференционных максимумов и минимумов не изменились, но уменьшился коэффициент пропускания. На рис. 3 приведена зависимость показателя преломления п пленки ЛЦУ от длины волны X.

Из рис. 3 следует, что в диапазоне длин волн от 600 до 900 нм показатель преломления ЛЦУ не зависит от длины волны и, следовательно, положения интерференционных максимумов и минимумов после нанесения пленки ЛЦУ не должны изменяться (см. рис. 1).

Отжиг системы Бе-ЛЦУ проводился в атмосфере воздуха при 250°С в течение 10 мин. В результате отжига интерференционный эффект пропал. Об этом свидетельствует нижняя кривая на рис. 1, а.

Для исследования качественного и количественного составов синтезированной системы ЛЦУ применен метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии РФЭС на приборе ЬЛБ-3000 («ШЬег»), оснащенном полусферическим анализатором с задерживающим потенциалом 0РХ-150. Для возбуждения фотоэлектронов использовали рентгеновское излучение алюминиевого анода (ЛІАа = 1486,6 эВ) при напряжении на трубке 12 кВ и токе эмиссии 20 мА. Калибровку фотоэлектронных пиков проводили по линии углерода С 1' с энергией связи (Есв) 285 эВ. РФЭ спектр для атомов селена приведен на рис. 4.

430 п

1,6-

1,4:

0,1

0,0'

300 400 500 600 700 800 900 пт

420-¡¡о 410-§400! 390-£380*370-360350340

56,2эВ ве°3Ь-54,9 эВ

\

эВ

45

50

55

60

65

Рис. 3. Зависимость показателя преломления п (верхняя кривая) и показателя поглощения к пленки ЛЦУ от длины волны X

Рис. 4. РФЭ спектр селена в составе Бе-ЛЦУ после термообработки

Из рис. 4 следует, что при отжиге произошел химический сдвиг на 1,3 эВ относительно элементарного селена. Для 8еОх пик находится в области 59 эВ. Из этого можно

сделать предположение о том, что при термическом воздействии произошла реакция присоединения атомов Se к цепочке углерода через разрыв п-связи.

Литература

1. Optical Properties of Amorphous Selenium Films [Электронный ресурс]. URL: http://library.usask. ca/theses/ available/etd-07032006-182757/unrestricted/Revised_0ptical_Properties_of_ Amorphous_Selenium_Films.pdf.

КОКШИНА АННА ВЛАДИМИРОВНА. См. с. 43.

БЕЛОВА АВГУСТИНА ВАЛЕРЬЕВНА. См. с. 43.

КРАСНОВА АЛИСА ГЕННАДЬЕВНА. См. с. 43.

КОЧАКОВ ВАЛЕРИЙ ДАНИЛОВИЧ. См. с. 43._____________________________

УДК 546.26. 538.97

А.Г. КРАСНОВА, А.В. КОКШИНА, А.В. БЕЛОВА, В.Д. КОЧАКОВ

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ PbSe С УГЛЕРОДОМ В СОСТОЯНИИ Sp1

Ключевые слова: пленки, углерод в состоянии Sp1, бинарная система, позистор.

Получен бинарный полупроводниковый пленочный материал PbSe с положительным температурным коэффициентом. Обнаружено влияние углерода в состоянии Sp1 на положение критической температуры ТКС.

A.G. KRASNOVA, A.V. KOKSHINA,

A.V. BELOVA, V.D. KOCHAKOV INTERACTION RESEARCH PbSe WITH CARBON IN CONDITION Sp1

Key words: films, carbon in a condition Sp1, binary system, pozister.

Binary semi-conductor film material PbSe with positive in temperature factor is received. Carbon influence in condition Sp1 on position of critical temperature PNF is revealed.

В настоящее время все крупнейшие мировые производители микроэлектроники занимаются исследованием твёрдофазного синтеза в тонких плёнках. При этом отмечаются пониженные температуры синтеза бинарных систем из двухслойных пленочных систем.

В настоящей статье приводятся экспериментальные данные по синтезу бинарной полупроводниковой системы PbSe. В экспериментах использовались PbSe двухслойные плёночные образцы, полученные вакуумным осаждением на стеклянные подложки с последующим отжигом в атмосфере азота при 250оС в течение 45 мин. Полученные образцы исследовались на микроскопе Femtoscan в атомно-силовом режиме. Топология поверхности представлена на рис. 1. Средний размер кристаллитов 0,2 мкм.

Поверхностное сопротивление синтезированных пленок измерялось на установке RMS-EL-Z четырехзондовым методом. Оно составило 2,1-3,3 кОм/квадрат. Поскольку пленки в диапазоне 250-1100 нм не прозрачны, было решено определить

Рис. 1. Микрокристаллическая структура пленки ширину запрещенной зоны по зависимо-селенида свинца сти сопротивления от температуры. Одна-