НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
doi: 10.17586/2226-1494-2015-15-6-969-975
УДК 29.33.47
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ И ФОТОМАГНИТНЫЙ ОТКЛИК ПЛЕНОК ОКСИДА ИНДИЯ-ОЛОВА
Читать статью полностью
Ссылка для цитирования: Мешковский И.К., Плясцов С.А. Фотоэлектрический и фотомагнитный отклик пленок оксида индияолова // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Т. 15. № 6. С. 969–975.
Аннотация
Предмет исследования. Исследованы фотоэлектрический и фотомагнитный отклик пленок ITO (indium tin oxide, оксид индия-олова) на воздействие лазерного излучения ультрафиолетового диапазона. Метод. Пленки оксида индия-олова толщиной 300 нм изготовлены методом магнетронного напыления. Облучение пленок производилось с помощью KrF эксимерного лазера с длиной волны 248 нм в диапазоне энергий импульса от 10 до 100 мДж. На образцы были нанесены металлические электроды. Информация о топографии поверхности пленок получена методами атомно-силовой и сканирующей электронной микроскопии. Структура пленки была исследована с помощью дифракции рентгеновского излучения. Основные результаты. Показано, что при воздействии лазерного излучения между электродами возникает разность потенциалов. При подключении резистивной нагрузки наблюдалось протекание электрического тока. Впервые продемонстрирована анизотропия электрического поля, обусловливающего фотоэлектрический отклик. Впервые наблюдалось возникновение магнитного пола при воздействии лазерного излучения на пленки ITO. Зависимость напряжения отклика от энергии импульса лазерного излучения была линейной во всем исследуемом диапазоне энергий. Предложен физический механизм для описания наблюдаемого явления: возникновение направленного движения электронов обусловлено неравномерным распределением среднего размера кристаллитов по поверхности пленки и, как следствие, различием длин свободного пробега носителей заряда по поверхности пленки. Магнитный отклик может быть связан с коллективными взаимодействиями большого числа заряженных частиц, образовавшихся в результате воздействия лазерного излучения высокой интенсивности. Практическая значимость. Исследуемое явление может лечь в основу новых оптоэлектронных приборов, таких как модуляторы, датчики оптического излучения и т.д. В частности, в силу линейной зависимости от энергии лазерного излучения пленки ITO являются привлекательными для создания простых, надежных и дешевых измерителей энергии импульсов эксимерных лазеров. К).
Благодарности. Авторы выражают благодарность НПК «Политех» за предоставленные пленки, а также лично А.Р. Махину за обсуждение результатов работы и информацию о технологии производства пленок. Работа выполнена с использованием оборудования ЦКП «Материаловедение и диагностика в передовых технологиях», поддержана Минобрнауки России (Соглашение о предоставлении субсидии №14.621.21.0007 id RFMEFI62114X0007).
Список литературы
1. Pensak L. High-voltage photovoltaic effect // Physical Review. 1958. V. 109. N 2. P. 601. doi: 10.1103/PhysRev.109.601
2. Gondal M.A., Durrani S.M.A., Khawaja E.E. Laser pulse photodetectors based on Sn-dopes indium oxide films // European Physical Journal - Applied Physics. 1999. V. 8. P. 37–42. doi: 10.1051/epjap:1999227
3. Kato N., Motohiro T., Ichikawa T., Ito H., Hioki T., Noda S. All-optical modulation with anomalous photovoltaic film on a Ti:LiNbO3 waveguide modulator // Applied Optics. 1997. V. 36. N 30. P. 7870–7875. doi: 10.1364/AO.36.007870
4. Onishi H., Kurokawa S., Ieyasu K. Photovoltaic polarity of CdTe films obliquely deposited in vacuum // Journal of Applied Physics. 1974. V. 45. N 7. P. 3205–3206. doi: 10.1063/1.1663752
5. Sharma S.K., Srivastava R.S. Study of anomalous photovoltaic effect in vacuum deposited wedge shaped CdTe films // Journal of Applied Physics. 1987. V. 62. N 3. P. 907–911. doi: 10.1063/1.339698
6. Kallmann H., Spruch G.M., Trester S. Photovoltages larger than band-gap in thin films of germanium // Journal of Applied Physics. 1972. V. 43. N 2. P. 469–475. doi: 10.1063/1.1661142
7. von Gutfeld R.J., Tynan E.E. Temperature dependence of transverse planar voltages in laser irradiated Pt and Pd films // Applied Physics Letters. 1975. V. 26. N 12. P. 680–682. doi: 10.1063/1.88034
8. Olivei А. Voltage generation by laser pulses in thin films // Journal of Physics D: Applied Physics. 1975. V. 8. N 5. P. 561–567. doi: 10.1088/0022-3727/8/5/016
9. Benoy M.D., Mohammed E.M., Suresh Babu M., Binu P.J., Pradeep B. Thickness dependence of the properties of indium tin oxide (ITO) FILMS prepared by activated reactive evaporation // Brazilian Journal of Physics. 2009. V. 39. N 4. P. 629–632. doi: 10.1590/S0103-97332009000600003
10. Kim H., Horwitz J.S., Kushto G., Pique A., Kafafi Z.H., Gilmore C.M., Chrisey D.B. Effect of film thickness on the properties of indium tin oxide thin films // Journal of Applied Physics. 2000. V. 88. N 10. P. 6021–6025.
11. Dong-Ho Kim, Mi-Rang Park, Hak-Jun Lee, Gun-Hwan Lee. Thickness dependence of electrical properties of ITO film deposited on a plastic substrate by RF magnetron sputtering // Applied Surface Science. 2006. V. 253. N 2. P. 409–411. doi: 10.1016/j.apsusc.2005.12.097
12. Gulen M., Yildirim G., Bal S., Varilci A., Belenli I., Oz M. Role of annealing temperature on microstructural and electro-optical properties of ITO films produced by sputtering // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2013. V. 24. N 2. P. 467–474. doi: 10.1007/s10854-012-0768-8
13. Браже Р.А. Электродинамическая конвекция свободный носителей заряда в полупроводниках // Фи- зика твердого тела. 1997. Т. 39. № 2. С. 280–283.
14. Manneville P. Rayleigh-Bernard convection, thirty years of experimental, theoretical, and modeling work / In: Dynamics of Spatio-Temporal Cellular Structures Springer Tracts in Modern Physics Volume. 2006. V. 207. P. 41–65.
15. Ginley D.S. Handbook of Transparent Conductors. NY: Springer, 2010. 534 p. doi: 10.1007/978-1-4419- 1638-9
