Электрические и оптические свойства плёночного оксида молибдена

Введение. 3

1. Литературный обзор. 4

1. 1 Свойства молибдена и его оксидов . 4

1. 1 Проводимость тонких оксидных пленок. 7

1. 2 Зонная структура. 8

1. 3 Виды контактов. 9

1. 4 Эффект Шоттки. 13

1. 5 Эффект переключения в тонких плёнках. 17

1. 5. 1 Характеристики N-типа c отрицательным сопротивлением. 17

1. 5. 2 Характеристики S-типа с отрицательным сопротивлением. 20

1. 7 Термовакуумное напыление . 23

2. Методики . 26

2. 1 Методика получения тонких плёнок MoO3. 26

2. 2 Методы изучения электрических свойств. 27

2. 2. 1 Метод Ван-дер-Пау, измерения удельного сопротивления . 27

2. 2. 2 Методика измерений сегнетоэлектрических свойств. 31

2. 2. 3 Динамический метод измерения вольтамперных характеристик. 32

2. 3 Методика оптических измерений. 35

2. 3. 1 Методика определения оптических констант по спектральным зависимостям коэффициента пропускания Т(?). 36

3. Результаты и обсуждение. 42

3. 1 Оптические свойства. 42

3. 1. 1 Спектры пропускания, отражения. 42

3. 1. 2 Спектр поглощения, ширина запрещённой зоны. 45

3. 2 Электрические свойства. 47

3. 2. 1 Даинамические вольтамперные характеристики. 47

3. 2. 2 Поляризационные свойства. 52

Заключение. . . . . . . . . . 55

Список используемой литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Одной из значимых задач современной электроники, является поиск новых материалов. Не смотря на бурное и значительное развитие кремниевой технологии, спектр требований и задач, стоящих перед современной электроникой настолько широк, что для его удовлетворения необходимы новые материалы и технологии.

Одной из перспективных групп веществ, для практического применения, являются оксиды переходных металлов. Переходные металлы, благодаря незаполненным электронным оболочкам, обладают переменной валентностью и образуют целый ряд соединений с кислородом.

Тонкие пленки оксидов переходных металлов находят широкое применение в качестве материалов для элементов электронной техники и в ряде случаев несут функциональную нагрузку. Оксиды ниобия, вольфрама, молибдена известны как вещества с электро и фотохромными свойствами. Практически все переходные металлы, в соединении с кислородом, проявляют свойства электронных переключателей, обладают фазовым переходом металл-диэлектрик.

Реализация эффекта переключения связана с формовкой или обратимым электрическим пробоем, при котором формируется проводящий канал в диэлектрической матрице основного вещества. Изучение явления переключения, не смотря на активные исследования, продолжается, и накопление экспериментальных данных способствует решению вопросов о создании устойчивых технических конструкций на основе плёночных структур с переключением и памятью. Кроме того, исследование явления переключения интересно с точки зрения решения ряда проблем связанных с механизмом фазового перехода металл-полупроводник.

Актуальность данной работы выражается поиском новых материалов для практического применения, а также исследованием и накоплением экспериментальных данных в области изучения фазовых переходов в твёрдом теле.

Целью работы было получение плёночных структур, на основе оксида молибдена, с последующим исследованием их свойств электрическими и оптическими методами.

Изучение характеристик оксида молибдена представляет большой интерес, с точки зрения изучения механизмов фазовых превращений. Дальнейшее изучение свойств этого материала поможет решить множество задач теории физики твёрдого тела.

Кроме теоретической значимости, выявлены новые перспективы практического применения оксида молибдена.

В результате работы, были изучены механизмы проводимости тонких окисных плёнок, существующие модели механизма электрического переключения, фазовых переходов.

Найдена технология и подобраны режимы термовакуумного напыления плёнок МоО3. Полученные плёночные структуры исследованы оптическими и электрическими методами.

Обнаружено проявление биполярного резистивного переключения в МоО3, а так же наличие сегнетоэлектрических свойств.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что оксид молибдена может быть перспективным материалом для создания активных элементов электронной техники.

1. Иевлев В. М. , Трусов Л. И. , Холмянский В. А. Структурные превращения в тонких пленках. М. : 1988

2. Квасков В. Б. Полупроводниковые приборы с биполярной проводимостью. М. : Энергоатомиздат. 1988.

3. Чопра К. Л. Электрические явления в тонких пленках. М. : Мир. 1972

4. Технология тонких плёнок (справочник). М. :Сов. Радио. 1977

5. Батавин В. В. Контроль параметров полупроводниковых материалов и эпитаксиальных слоёв. М. : Сов. Радио. 1976

6. Палатник Л. С. , ФММ 1961

7. Мотт Н. Ф. Электронные процессы в некристаллических веществах / Мотт Н. Ф. , Дэвис Э. М. : Мир, 1982

8. Пергамент А. Л. , Стефанович Г. Б. , Чудновский Ф. А. Фазовый переход металл-полупроводник и переключение в VO2 в сильном электрическом поле. – письма в ЖТФ, 1993

9. Пергамент А. Л. , Стефанович Г. Б. Эффект переключения в оксидах переходных металлов. //Физика окисных пленок. Петрозаводск, 1994