Рефераты
Как растёт оксид титана
Тонкие плёнки оксида титана, стехиометрические (TiO2) и нестехиометрические (TiO2−δ), применяются во многих ситуациях. Одна из причин их востребованности в том, что эти плёнки могут иметь разные оптические и электрические свойства в зависимости от состава (параметра отклонения от стехиометрии δ) и структуры и, значит, от технологии изготовления и последующей обработки (отжига). Однако зависимость структуры от состава для плёнок оксида титана изучена недостаточно.
Исследователи из Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН (Новосибирск) изготавливали плёнки методом ионно-лучевого распыления-осаждения. Параметр нестехиометричности δ регулировался парциальным давлением кислорода при напылении — от 6·10–4 до 10–2 Па. Авторами ранее было установлено, что при 0,11 < δ < 1,0 достигаются наилучшие оптические параметры таких плёнок для болометров терагерцового диапазона. Поэтому для исследования были выбраны нестехиометрические плёнки с δ = 0,9. После напыления плёнки отжигались в атмосфере аргона при 400—700°С. Оказалось, что до отжига плёнки стехиометрического состава были аморфными, а в нестехиометрических в аморфной фазе были вкрапления кристаллов TiO размером меньше 10 нм. После отжига стехиометрические плёнки состояли из пластинчатых кристаллов рутиловой фазы с включениями объёмных нанокристаллов анатаза. Плёнка нестехиометрического оксида после отжига представляла собой плотноупакованную мелкодисперсную поликристаллическую структуру с размерами нанокристаллов около 20 нм. Нанокристаллы фазы анатаза заполняли основную часть плёнки. Кроме этого, наблюдались фаза рутила, фаза Ti3O5, а также фаза металлического Ti. Авторы делают вывод о механизме роста плёнок: для стехиометрических — рост дендритный, потом — слоевой, для нестехиометрических — островковый.