МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Шовак Іван Іванович
УДК 621.315.592;577.23
ЕЛЕКТРОФІЗИЧНІ ТА ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ГРАДІЄНТНИХ
СТРУКТУР НА ОСНОВІ СКЛОПОДІБНОГО As2S3
Спеціальність: 01. 04. 10- фізика напівпровідників і діелектриків
Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата фізико-математичних наук
Ужгород-2001
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана на кафедрі твердотільної електроніки і в Науково-
дослідному інституті фізики і хімії твердого тіла Ужгородського
національного університету.
Науковий керівник: кандидат фізико-математичних наук,
доцент Миголинець Іван Михайлович,
доцент кафедри твердотільної електроніки
Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, с.н.с.
Маслюк Володимир Трохимович, завідувач
відділу фотоядерних досліджень Інституту
електронної фізики НАН України
кандидат фізико-математичних наук, с.н.с.
Стронський Олександр Володимирович, старший
науковий співробітник Інституту фізики
напівпровідників НАН України
Провідна організація: Львівський національний університет ім. І.Франка,
каф. фізики напівпровідників.
Захист відбудеться 22 березня 2001 р. о_14 год на засіданні
спеціалізованої вченої ради К61.051.01при УжНУ за адресою: 88000
Ужгород, вул. Волошина, 54, ауд. 181. .
З дисертацією можна ознайомитися в науковій бібліотеці Ужгородського
національного університету (м.Ужгород, вул. Капітульна, 10)
Автореферат розісланий 22 лютого 2001 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Блецкан Д.І.
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. У наш час не зникає зацікавленість дослідників до аморфних напівпровідників, плівки з яких вже знайшли широке практичне застосування в опто- та мікроелектроніці: захисні шари, просвітлюючі і відбиваючі дзеркальні покриття, розгалуджувачі променів, радіаційні детектори, підсилювачі світла й перетворювачі сонячної енергії, пасивні та активні елементи, надпровідні тонкоплівкові структури. Використовуються тонкі плівки і для одержання інформації про загальні властивості твердих тіл, оскільки певні вимірювання зручніше виконувати саме на них, та розмірних ефектів, що проявляються у тонкоплівкових структурах і не мають місця у масивних зразках.
Нові прилади для вимірювання швидкості осадження компонент у процесі напилення, встановлення складу пари, нові випаровувачі, часто з автоматичним керуванням, дали змогу розробити нові технології одержання тонких плівок та функціональних структур на їх основі.
Важливою вимогою до тонкоплівкових структур є відтворюваність їх властивостей для різних технологічних партій. У структурах на основі масивних об’єктів або товстих шарів ефекти, повязані із взаємодифузією та хімічною взаємодією атомів на гетероконтактах з характерними товщинами 100 , як правило, можна не брати до уваги. У випадку розмірних тонкоплівкових структур роль інтердифузії та хімічних реакцій є дуже значною.
Особливий інтерес представляють розробки нового класу світлочутливих неорганічних середовищ, в основі яких лежить виявлене М.Т. Костишиним з співробітниками в Інституті фізики напівпровідників НАН України явище ”фотографічної чутливості системи тонких шарів напівпровідника і металу”. Суть явища полягає в тому, що при опроміненні контакту деяких металів і халькогенідного склоподібного напівпровідника (ХСН) (для цього один або обидва шари повинні бути достатньо тонкими) у місцях засвітки спостерігається фотостимульоване перенесення металу в шар напівпровідника, створення проміжкового шару з високою концентрацією металу. Проміжковий шар характеризується властивостями, які суттєво відрізняються від властивостей вихідних компонентів, що є основою створення реєструючих середовищ.
На основі виявленого ефекту створено структури з високою роздільною здатністю. Вони перспективні для використання в якості неорганічних резистів у електронній техніці, як середовища для голографічного запису інформації, в оптоелектроніці, тощо. Важливим результатом цих досліджень є спостереження електрорушійної сили (е.р.с.) у сендвічних структурах з шару As2S3 із срібними та алюмінієвими контактами при проведенні фотолегування. Було також встановлено виникнення е.р.с. при дослідженні електродних темнових явищ в плівкових сендвіч-структурах Al-As2S3-Al.
У звязку з перспективами практичного застосування вказаних явищ актуальним є розробка технології отримання тонкоплівкових градієнтних структур та проведення комплексу досліджень їх електрофізичних та оптичних властивостей.
Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами.
Робота виконана на кафедрі твердотільної електроніки та в лабораторіях Інституту фізики і хімії твердого тіла УжНУ. Дисертаційне дослідження є складовою частиною науково-дослідних тем: Дослідження фотофізичних процесів в аморфних світлочутливих плівках та наноструктурах для оптичної обробки інформації (державна реєстрація №019U038487), Дослідження процесів формування нано-мікроструктурованих напівпровідникових матеріалів на основі стекол та їх чутливості до дії зовнішніх факторів (державна реєстрація №0198U003104).
Мета роботи. Розробка фізико-хімічних основ створення тонкоплівкових градієнтних структур на основі склоподібного As2S3, дослідження особливостей переносу заряду, оптичних характеристик та прояву фотовольтаїчного ефекту, впливу на них хімічного складу та концентраційного профілю елементів-модифікаторів, що мають як металічні, так і напівпровідникові властивості при різному положенні їх нормальних електродних потенціалів відносно водневого.
У відповідності до поставленої мети в роботі необхідно було вирішити такі завдання:
1. Вдосконалити фізико-технологічні умови одержання градієнтних структур <As2S3+Me > (Ме-Al, Bi, Pb) із керованим та відтворюваним розподілом останніх.
2. Провести теоретичну оцінку параметрів осадження компонентів пари на підкладку, вибрати та оптимізувати умови напилення шарів.
3. Здійснити контроль профіля градієнта елемента-модифікатора в матриці As2S3, кількісний та хімічний склад шару.
4. Провести комплексне дослідження електрофізичних, фотоелектричних та оптичних властивостей одержаних аморфних градієнтних структур.
5. Встановити особливості впливу концентраційного профілю та хімічного складу елементів-модифікаторів на параметри тонкоплівкових структур на основі As2S3.
Наукова новизна одержаних результатів полягає у слідуючому:
1. Встановлено кореляцію величини граничної концентрації елемента-модифікатора, що зберігає аморфний стан тонкоплівкової структури та її положення у Періодичній системі хімічних елементів.
2.
Показана можливість керованої зміни електричних та оптичних параметрів аморфних тонкоплівкових структур як хімічним складом, так і параметрами градієнта елементів-модифікаторів.
3.
Виявлено фізичні фактори, що відповідають за формування барєру Шотткі-Мотта на межі структура-електрод. Показано, що його висота слабо залежить від роботи виходу металу електроду, а визначається профілем розподілу елемента-модифікатора біля приелектродних областей.
4.
Виявлено наявність темнової е.р.с., механізм виникнення якої віднесено
до інтегральних ефектів.
5.
Запропоновано варізонну модель градієнтних структур <As2S3+Me >
(Ме-Al, Bi, Pb).
6.
Встановлено та досліджено анізотропію кінетики фотопровідності при
різних напрямках освітлення градієнтних структур.
Практична цінність роботи полягає в слідуючому:
1. Встановлено оптимальні режими одержання структур <As2S3+Me > (Ме-Al, Bi, Pb) для різного профілю градієнту елемента-модифікатора.
2. Показана можливість дослідження профіля градієнта елемента-модифікатора методом Оже-спектроскопії в комбінації з іонним травленням.
3. Установлено електропольовий ефект памяті, повязаний з індукованим градієнтом елемента-модифікатора в тонкоплівкових структурах.
4. На основі отриманих градієнтних структур, запропоновано просвітлюючі покриття, реєструючі середовища та інтегратор струму.
Особистий внесок автора. Дисертація написана згідно матеріалів досліджень, виконаних як особисто автором, так і разом із керівниками наукових тем, науковими співробітниками кафедри. У сумісних публікаціях, які включені в дисертацію, авторові належить обгрунтування методики одержання та дослідження, теоретична обробка та обгрунтування одержаних результатів, написання більшості публікацій, а також участь в експериментальних вимірюваннях. Одержання градієнтних структур виконано при участі автора та співробітників Інституту електронної фізики НАН України.
Апробація роботи .
Основні результати роботи доповідалися і обговорювалися на VI Міжнародному симпозіумі Тонкі плівки в електроніці (м.Лазурне, Україна, 1995р.), 10-й Міжнародній конференції по тонким плівкам (м. Мадрід, Іспанія, 1995 р.), Міжнародній конференції Фізика і застосування некристалічних напівпровідників в оптоелектроніці (м. Кишинів, Молдавія, 1996 р.), Міжнародному симпозіумі з прогресивних технологій багокомпонентних плівок і структур та їх застосування у фотоніці (м. Ужгород, Україна, 1996 р.), VII Міжнародному симпозіумі Тонкі плівки в електроніці (м. Харків, Україна, 1996 р.), VI Міжнародній конференції Фізика і технологія тонких плівок (м. Івано-Франківськ, Україна, 1997 р.), на 3-й Генеральній конференції Балканського фізичного товариства (CLUJ-NAPOCA, Румунія, 1997 р.), симпозіумі Фізика конденсованої матерії (Кладово, Югославія, 1997 р.), 11-й Інтернаціональній конференції Дослідження наноструктур (Салфорд, Англія, 1997 р.), Міжнародній конференції Сторіччя електрона (Ужгород, Україна, 1998 р.), Міжнародному семінарі Фізика і технологія наноструктурованих, багатокомпонентних матеріалів (Ужгород, Україна 1998 р.), 2-му Науково-практичному симпозіумі Вакуумні технології і обладнання (Харків, Україна, 1998 р.), щорічних конференціях професорсько-викладацького складу УжДУ.
Публікації. Матеріали дисертації відображені у 18 публікаціях, список яких приведений у кінці автореферату.
Структура і обєм роботи. Дисертація складається із вступу, одного оглядового, трьох оригінальних розділів та основних висновків. Викладена на 128 сторінках, включає 57 рисунків, 4 таблиці, бібліографію із 153 найменувань.
Основний зміст роботи
У вступі обгрунтована актуальність теми дисертації , викладені проблеми, мета і основні завдання дослідження, формулюється наукова новизна й практична цінність роботи.
У першому розділі представлено сучасні уявлення про склоподібний стан речовини та описано моделі зонної структури халькогенідних стекол і переносу заряду в градієнтних матеріалах. Як експеримент, так і теорія свідчать про можливість використання зонної моделі енергетичного спектра у випадку аморфних напівпровідників для пояснення явищ переносу в градієнтних структурах. Така модель враховує наявність локалізованих станів, обумовлених відсутністю дальнього порядку, а також той факт, що щільність локальних рівнів у щілині рухливості визначається хіміко-структурними особливостями будови речовини. Для моделювання переносу заряду в градієнтних структурах запропоновано використовувати набір дискретних гетероконтактів. Параметри контактів можна оцінити, використовуючи табличні значення для матеріалів, на основі яких реалізовано гетероперехід, або встановити експериментально. Така методика особливо перспективна для функціональних структур на основі ХСН, у яких внаслідок високої технологічності можна реалізувати градієнт елемента-модифікатора в одному чи декількох напрямках.
У другому розділі приведено мас-спектрометричний аналіз складу пари при випаровуванні халькогенідного скла та термодинамічний аналіз методів одержання градієнтних структур.
Як при звичайному термічному, так і при лазерному випаровуванні ХСН в парі містяться радикали, які формують конденсат на підкладці в значній мірі з готових структурних одиниць масивного зразка, що сприяє аморфізації плівок. Сумісне випаровування металу і ХСН із суміші порошків приводить до утворення додаткових структурних елементів сірка(селен)-метал в парі, що сприяє нерівномірному осадженню їх на підкладку. Спочатку осідають легкі структурні елементи, а важкі-збагачують частину об’єму з боку вільної поверхні плівки, маючи слабку здатність до міграції.
Вибір необхідного технологічного методу визначається поставленою прикладною задачею, необхідними технічними параметрами градієнтної структури і наявними технологічними засобами. Наявність взаємозв’язку параметрів структури з технологією її одержання диктує необхідність його теоретичного аналізу і оптимізації. Найбільший інтерес представляють методи термічного фракціювання багатокомпонентних сплавів і методи дискретного термічного та імпульсного лазерного напилення компонентів із двох і більше джерел одночасно.
Виявлені особливості дискретного термічного випаровування ХСН дозволяють оптимізувати умови отримання плівок із заданим хімічним складом по товщині, що підтверджується результатами досліджень зміни співвідношення компонентів в паровій фазі та в одержаних плівках
Контроль хімічного та кількісного складу одержаних градієнтних плівок <As2S3 + Ме> (Me-Al, Bi, Pb) проводився із застосуванням методу Оже-спектроскопії. Вибір методу обумовлений високою чутливістю до ідентифікації як легких елементів, так і тих, що мають велику атомну масу, можливістю профілювання по глибині з допомогою іонного травлення, малою глибиною виходу Оже-електронів, що принципово важливо для профілювання .
Кількісний аналіз дав можливість побудувати розподіл елементів по товщині плівки (рис.1), де вісь ординат – концентрація відповідних хімічних елементів в ат. %. Як видно з рисунку, плівка має градієнт компонентів із неперервним їх розподілом по товщині.
Рис.1. Розподіл елементів по товщині структури.
Таким чином, одержані плівки (As2S3)100-x+Mex, (Me-Al, Bi, Pb) з неоднорідним розподілом компонент, очевидно, утворюють просторово- неоднорідний шар. У відповідності із зменшенням вмісту металу по товщині, зменшується густина неоднорідних областей.
У третьому розділі наведені результати експериментальних досліджень електрофізичних та оптичних властивостей градієнтних структур.
Співставлення експериментальних даних по провідності () градієнтних структур на постійному струмі дозволяє припустити, що протікання струму йде по делокалізованим станам. Температурна залежність добре описується експоненціальним законом. Протікання струму для досліджуваних зразків здійснюється електронними носіями, а іонна складова провідності не спостерігається. У досліджуваному інтервалі концентрацій металів, що вводяться, спостерігається зменшення енергії активації провідності при збільшенні їх концентрації. Зміна енергій активації провідності вказує на зміну густини електронних станів у забороненій зоні.
При дослідженні ВАХ для структур із однорідним розподілом елемента-модифікатора залежність I=f(U) є лінійною для всього інтервалу прикладуваних напруг. У структурах із градієнтним розподілом металу помітні темнові і фотоструми короткого замикання, величина яких залежить від концентрації металу, що вводиться. Так, при збільшенні концентрації вводимого модифікатора в матрицю As2S3, величина вказаних струмів майже на порядок збільшується, кут нахилу кривих також зростає. В інтервалі напруг 00.3 В помітна лінійна ділянка, що переходить у степеневу функцію із показником 1.52. Така залежність може бути пов’язана з обмеженням інжекційного струму просторовим зарядом структури. Ділянка ВАХ із показником степеня n3.54 свідчить про експоненціальний розподіл пасток у забороненій зоні в певному інтервалі енергій. ВАХ при такому розподілі описується виразом:
,
де j - густина струму; Nv - ефективна густина станів у валентній зоні; Nt - загальна концентрація пасток в інтервалі між рівноважним рівнем Фермі і положенням квазірівня Фермі при даному зміщенні; q - елементарний заряд; - дрейфова рухливість дірок; - діелектрична проникність градієнтного шару; l=t/kT; k - стала Больцмана;Т - абсолютна температура;U - напруга; d- товщина шару.
Враховуючи даний вираз, безпосередньо знайдено характеристичний параметр розподілу локальних станів:
t=(n-1)kT,
який змінюється з концентрацією металу. Оцінене енергетичне положення локальних станів добре корелює із зміною енергії активації, визначеної по температурній залежності електропровідності.
При дослідженні спектрів краю поглинання встановлено його зсув у довгохвильову область і відповідно зменшення енергії оптичної ширини забороненої зони. Таке її зменшення може бути наслідком розширення верху валентної зони, дна зони провідності або утворення дозволених станів у забороненій зоні. В області енергій, менших Еg , коефіцієнт поглинання експоненціально залежить від енергії фотонів, що обумовлено експоненціальним розподілом локальних станів або наявністю внутрішніх полів. Ця ділянка описується як:
exp(h/0),
де 0- характеризує розмиття краю при введенні металу.
Основними параметрами, необхідними для побудови зонної діаграми є енергія електронної спорідненості c, ширина забороненої зони Eg та положення рівня Фермі. Використовуючи значення ширини забороненої зони та енергії активації, визначених по оптичному поглинанню та електропровідності при різних концентраціях металів, запропонована зонна модель градієнтної структури, яка приведена на рис. 2. На діаграмі також зображено енергетичний бар’єр на межі Al-As2S3 і Al-<As2S3+Ме>-Al, висота якого визначалась по фотоемісії дірок із Al у градієнтний шар.
Рис.2. Енергетична діаграма градієнтних структур.
У четвертому розділі розглядаються результати фотовольтаїчних досліджень та аспекти практичного застосування. Було виявлено, що у звичайних умовах (без прикладання електричного поля) градієнтна структура Al-<As2S3+Ме>-Al є джерелом електрорушійної сили. Е.р.с. спостерігається підключенням до такої структури електрометра з досить великим вхідним опором (Rвх1010 Ом). Дослідження проводились на градієнтних сендвіч-структурах <As2S3+Al>, <As2S3+Ві>, <As2S3+Pb> з симетричними алюмінієвими електродами. Останнє забезпечувало компенсацію впливу контактної різниці потенціалів на ВАХ. Вимірювання проводились шляхом реєстрації е.р.с. або струму в зовнішньому колі у темноті і при освітленні. Виявлена темнова е.р.с. при кімнатній температурі складає сотні мілівольт. Її величина і полярність залежать від концентрації і типу металу, що створює градієнтний шар. Електрод з боку максимального вмісту Ві завжди має додатній потенціал, а із Al(Pb) - від’ємний. У структурі з однорідним розподілом металу по товщині шару величина е.р.с. на півтора порядку менша.
На умови виникнення е.р.с. сильно впливає оточуюче середовище. Коли зразки розміщувались у вакуумі, величина е.р.с. дещо зменшувалась. Нагрівання структури до 30 С з вмістом алюмінію приводить спочатку до різкого зростання значень е.р.с. до 0.60.7 В, потім до поступового спаду. Більш плавний процес спостерігається у структурах із Bi(Pb) (рис. 3). Така поведінка пояснюється активаційними процесами в середині градієнтної структури. Зростання струму навантаження йде не тільки по причині зростання е.р.с. з температурою, але, головним чином, через зменшення внутрішнього опору джерела е.р.с.
Рис.3. Температурна залежність е.р.с. структур: 1- Al-<As2S3+Bi>-Al; 2- Al-
<As2S3+Pb>-Al; 3- Al-<As2S3+Al>-Al.
Виникнення електрорушійної сили в створених градієнтних структурах можна пояснити проявом хімічного і електропольового механізмів. На хімічну природу вказує факт сильної залежності величини темнової е.р.с. від тиску повітря оточуючого середовища (кількості вологи), а її стабільність у вакуумі вказує на роль градієнту концентрації, існування внутрішніх полів і реалізацію електропольового механізму переносу носіїв заряду.
Відомо, що наявність потенціальних бар’єрів і внутрішніх електричних полів створює умови для просторового розділення носіїв заряду. Дійсно, в процесі створення шарів змінного складу по товщині з скла As2S3 i Bi (Al,Рb) виникають зміни фазового складу та інші структурні неоднорідності (вакансії, вільні звязки, мікропори) в полікристалічних і аморфних областях. За рахунок різниці в концентрації атомів металу по товщині структури і наявності структурних неоднорідностей, розміщених на різних відстанях один від одного, у напівпровіднику виникають області, які віддають зарядів більше, ніж приймають, що приводить до виникнення внутрішніх полів і прояву електропольового механізму переносу носіїв заряду.
Той факт, що алюміній (свинець) і вісмут по-різному взаємодіють з As2S3, підтверджує наявність в градієнтних структурах одночасно хімічного та електропольового механізмів виникнення е.р.с. В структурах з градієнтним розподілом алюмінію відбувається ІрозчиненняІ алюмінієвого електроду (його руйнування), що підтверджує перевагу в них ефекту хімічної природи. Такі структури менш стабільні, їм властивий механізм швидкого ІстарінняІ. Градієнтні структури, що вміщують Ві, проявляють більш стабільні значення е.р.с., вони практично не змінюються з часом, майже не змінюють своїх параметрів у вакуумі, що вказує на перевагу в них електропольового механізму переносу носіїв заряду .
Дослідження фотострумів градієнтних структур <As2S3+Ме>, (Ме- Al, Bi, Pb) показало, що це високоомні фоточутливі структури з великим питомим опором 1091012 Омм. Абсолютне значення фотострумів у них лежить в області 10-1110-6 А в залежності від технології одержання зразка і освітленості.
Незалежно від типу вводимого металу максимум фоточутливості для всіх зразків зсувається в довгохвильову область і його величина зменшується. Спектр фотопровідності добре корелює із краєм поглинання. Максимум фоточутливості при кімнатній температурі майже співпадає із значеннями Eg, одержаними екстраполяцією залежності (h)1/2 від h і його величина залежить від концентрації вводимого металу.
Зсув максимуму фотопровідності свідчить про наявність електрорушійної сили, яка повязана із розподілом світлової енергії у градієнтному шарі. Роль поля виконує фотодифузійне поле Дембера. Воно виникає у ХСН при неоднорідному освітленні обєму у звязку з великою різницею у дрейфових рухливостях електронів і дірок (у As2S3 p/n104).
По одержаних результатах експериментальних досліджень розглянуто можливість практичного використання градієнтних структур <As2S3+Me> (Me- Al, Bi,Pb). Намічено можливі напрямки подальших розробок і запропоновано:
а) використання неоднорідної (градієнтної) плівки в якості просвітлюючих (відбиваючих) покрить для оптичних елементів з матеріалів з високими значеннями показника заломлення;
в) інтегратор кількості електрики, який може бути використаний в системах контролю і вимірювання часу роботи обладнання, в пристроях автоматики, мікроелектроніці.
Основні висновки
1.
Вдосконалена технологія сумісного напилення ХСН і металу, придатна для створення структур змінного складу. При сумісному напиленні структур <As2S3+Me> (Me-Al,Bi,Pb) утворюється просторово неоднорідний шар із заданим концентраційним профілем, що підтверджено методами хімічного аналізу і Оже-спектроскопії.
2.
Енергія активації електропровідності і оптична ширина забороненої зони змінюються монотонно (майже лінійно) із зміною введеного металу, шо узгоджується з уявленнями про створення дозволених станів поблизу країв зон. Розподіл цих станів по енергії характеризується величиною найбільш імовірної флуктуації електричного потенціалу, здатної створити цей стан.
3. На межі Al-<As2S3+метал>-Al створюються блокуючі бар’єри Шотткі-Мотта. Висота бар’єру слабо залежить від роботи виходу металу, технології виготовлення зразків, а визначається, у значній мірі, профілем розподілу введеного металу, особливо його концентрацією біля приелектродних областей.
4. У структурах з градієнтним розподілом металу виявлені темнові і фотоструми короткого замикання, величина яких залежить від профілю і типу введених металів. Виникнення електрорушійної сили в градієнтних структурах віднесено до інтегральних ефектів (хімічного і електропольового).
5. Дослідження фотострумів градієнтних структур <As2S3+Me> (Me- Al, Bi, Pb) показало на можливість керування спектральними характеристиками шляхом зміни товщини і складу. Абсолютне значення фотострумів залежить від освітленості і концентрації металу в структурах. Спектр фоточутливості добре корелює з краєм фундаментального поглинання.
6. Встановлено зсув максимуму фоточутливості при повторному освітленні, який повязаний з протіканням фотохімічних реакцій. Кінетика фотопровідності характеризується короткочасовими (долі секунд) і довгочасовими (хвилини) складовими і пояснюється процесами рекомбінації основних носіїв та їх прилипання до існуючих пасток різної глибини залягання і концентрації. Механізм перенесення нерівноважного заряду у градієнтних структурах реалізується через локальні центри з великим перерізом захоплення для електронів.
7. Розглянуто можливість практичного використання градієнтних структур
<As2S3+Me> (Me- Al, Bi,Pb):
а) в якості просвітлюючого покриття для оптичних матеріалів;
в) як інтегратор кількості електрики для систем контролю і вимірювання часу роботи обладнання, в пристроях автоматики та мікроелектроніці.
Основні результати роботи опубліковані в наступних статтях і тезах конференцій:
1.
Шовак І.І., Миголинець І.М., Попович І.І., Бобонич Е.П. Технологічні засоби і пристрої одержання градієнтних плівок// Праці Українського Вакуумного товариства.- 1995.- Т.1. - С.104-106.
2.
Гаврик Е.В., Миголинец И.М., Мучичка И.И., Попович И.И., Шовак И.И. Получение и исследование физических свойств тонкопленочных градиентных структур на основе сложных халькогенидов// Труды VI Международного симпозиума ”Тонкие пленки в электронике” (Москва-Киев-Херсон, 1995).- Том 1.- 1995.- С. 34-36.
3.
Migolinets I., Shovak I., Popovich I., Lada A., Pinzenik V. Obtaining and electrical peculiarities of the chalcogenide glass // Abstracts Book ”10th International Conference on thin films” (Salamanca 1996).- Salamanca:- 1996.- MoAFPo 004.
4.
Migolinets I., Shovak I., Popovich I., Lada A., Chereshnya V., Mikulaninets S. Obtaining and electrical peculiarities of the gradient structures on the basis of chalcogenide glass // Abstracts Book ”International workshop on advanced technologies of multicomponent solid films and structures and their application in photonics” (Uzhgorod, Ukraine).- 1996.- P.- 38.
5.
Migolinets I.M., Shovak I.I., Gerzanich O.I., Guranich P.P., Lada A.V., Bobonich P.P. The investigation processes of transportational charges in thin films structures with space heterogeneity // Book of Abstracts ”11th International Conference on tornary Compounds”.- (Salford, UK).- 1997.- P.-10.
6.
Migolinets I., Shovak I., Popovich I., Lada A., Pinzenik V., Mikulaninets S. Electromotive force in the structures metal-gradients films <As2S3-Al(Bi)>-metal // Physics Applications of Non-Crystalline Semiconductors.- 1996.- V. 36.- P. 461-462.
7.
Migolinets I.M., Shovak I.I., Lada A.V., Pinzenik V.P., Bobonich P.P. Photo- and dark current in gradient structures // Abstract Book ”3rd General Conference of the Balcan Physical Union”.- (CLUJ-NAPOCA, Romania).- 1997.- P. 196.
8.
Bobonich E.P., Bobonich P.P., Fekeshgazi I.V., Mitsa V.M., Bletskan D.I., Shovak I.I. Electroluminiscent displays contrast layers: a new application of the chalcogenide materials // Abstract Book ”3rd General Conference of the Balcan Physical Union”.- (CLUJ-NAPOCA, Romania).- 1997.- P. 156.
9.
Шовак І.І., Миголинець І.М., Лада А.В., Лоя В.В., Микуланинець С.В. Темнова і фото-ЕРС в структурі метал-градієнтна плівка <As2S3-Al+Bi>-метал // Тези доповідей VІ Міжнародної конференції ”Фізика і технологія тонких плівок”.- (Івано-Франківськ).- 1997.- С. 70.
10.
Lada A.V., Loya V.Yu., Puga P.P., Migolinets I.M., Shovak I.I. Obtaining and investigation of photoelectrical peculiarities of thin film structures metal-gradient film <As2S3-Al(Bi), Al+Bi>-metal // Proceedings ”The Centenary of Electron (El-100) ”.- (Uzhgorod. Ukraine).- 1997.- P. 229-231.
11.
Gerzanych O., Shovak I., Shusta V., Migolinets I., Lada A.. The influence of pressure on fundamental absorption of the films <As2S3+Al(Bi)> with the spatial heterogeneity // Zbornik apstrakata ”Simpozijum o fizici kondenzovane materije”.- (Kladovo, Yugoslaviya).- 1997.- P. 52.
12.
Migolinets I.M., Shovak I.I., Yurkovich N.V., Pіnzenik V.P., Lada A.V. Electromotive force in gradient films on the basis of glass-like sulfphyr germanium // Zbornik apstrakata ”Simpozijum o fizici kondenzovane materije”.- (Kladovo, Yugoslaviya).- 1997.- P. 54.
13.
Юркович Н.В., Шовак І.І., Миголинець І.М., Лада А.В., Пинзеник В.П. Фотовольтаїчний ефект в неоднорідних плівках <Ge2S3+Al(Bi) // Збірник тезів ”Міжнародна науково-практична конференція з фізики конденсованих систем”.- (Ужгород).- 1998.- С. 110-111.
14.
Shovak I.I., Migolinets I.M., Pinzenik V.P., Chereshnya V.M., Yurkovich N.V. Electrical and optical properties of thin chalcogenide films with gradient of composition // Abstracts ”Physics and technology of nanostructured, multicomponent materials”.- (Uzhgorod).- 1998.- P. 63.
15.
Шовак І.І. Осадження та фотовольтаїчні властивості тонкоплівкових шарів Ме-<As2S3+Me>-Me (Me- Al, Bi, Pb) із градієнтом складу // Вопросы атомной науки и техники.- 1998.- Вып. 5(6).- С. 246 - 248.
16.
Микуланинець С. В., Миголинець І.М., Попович І.І., Шаркань Й.П., Шовак І.І., Юркович Н.В. Вивчення процесів термічного випаровування стекол системи Ge-S і Ge-Sb-S-J // Вопросы атомной науки и техники.- 1998.- Вып. 4(5).- С. 111- 113.
17.
Шовак І.І. Електрорушійна сила в градієнтних структурах Al-<As2S3+Me>-Al, Me(Al, Bi) // Вісник Ужгородського Університету, серія фізика.- 1999.- №3.- С. 76-79.
18.
Shovak I.I., Migolinets I.M., Pinzenik V.P., Chereshnya V.M, Yurkovich N.V. Electrical and optical properties of thin film layers with chalcogenide gradient structure // Functional Materials.- 1999.- v. 6, № 3.- C.493-496.
Шовак І.І. Електрофізичні та оптичні властивості градієнтних структур на основі склоподібного As2S3. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних
наук за спеціальністю 01.04.10. - фізика напівпровідників та діелектриків. - Ужгородський національний університет, Ужгород, 2000.
Дисертація присвячена дослідженню структур змінного складу по товщині, одержаних на основі склоподібного As2S3 та модифікаторів Al, Bi, Pb. Розглянуто фізико-технологічні умови одержання градієнтних структур із керованим та відтворюваним розподілом складових компонентів, проведено теоретичну оцінку параметрів осадження компонентів пари на підкладку, вибрані та оптимізовані умови напилення шарів. Досліджено вплив концентрації модифікаторів, що вводяться, на електрофізичні і оптичні властивості градієнтних структур. Показано, що енергія активації електропровідності і оптична ширина забороненої зони змінюються монотонно (майже лінійно) із зміною введеного металу. Виявлено темнову- і фотоелектрорушійну сили та досліджено вплив на їх величину і полярність концентраційного профілю і типу металів, які містить градієнтна структура. Виникнення електрорушійної сили віднесено до інтегральних ефектів (хімічного і електропольового), вказано на можливість керування спектральними характеристиками структури шляхом зміни її товщини та складу.
Ключові слова: градієнтна структура, модифікатор, концентраційний профіль, оптичні параметри, електрорушійна сила, енергетична діаграма.
Shovak I.I. Electro-physical and optical properties of gradient structures. - Manuscript.
Thesis for a candidate’s degree by speciality 01.04.07. - solid state physics. - Uzhhorod National University, Uzhhorod, 2000.
The dissertation is devoted to the investigation of the structures of changeable content on thickness obtained on the basis of glass-like As2S3 and Al, Bi, Pb modificators. The physical and technological conditions of obtaining of the gradient structures with directed and reflected distribution of components have been under consideration.The theoretical estimation of the precipitation parameters of steam components on the substrate has been performed. The conditions of layers evaporation have been choosen and optimized. The influence of the concentration of modificators included upon the electro-physical and optical properties of gradient structures have been investigated. As it has been revealed the energy of the electrical conductivity, activation and the optical breadth of the forbidden zone was changing monotonally (almost linearly) with the change of the metal included.
The dark and photo- electromotive force has been revealed as well as the influence of the profile of concentration and the type of metal the gradient structure contained upon its size and the polarity. The origin of electromotive force in gradient structures have been referred to the integral effects (chemical and electrofield). The possibility of the direction of structure spectral characteristics by changing its thickness and content has been pointed out as well.
Key words: gradient structure, modificator, concentration profile, optical parameters, electromotive force, energetic diagram.
Шовак И.И. Электрофизические и оптические свойства градиентных структур на основе стеклообразного As2S3. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических
наук по специальности 01.04.10. - физика полупроводников и диэлектриков. - Ужгородский национальный университет, Ужгород, 2000.
Диссертация посвящена исследованию структур переменного состава по толщине, полученых на основе стеклообразного As2S3 и модификаторов Al, Bi, Pb. Рассмотрены физико-технологические условия получения градиентных структур с управляемым и воспроизводимым распределением составных компонентов, проведено теоретическую оценку параметров осаждения компонентов пара на подложку, выбраны и оптимизированы условия напыления шаров.
С использованием Оже-спектроскопии проанализировано химический и колличественный состав напыленных слоев и определен концентрационный профиль. Установлено корреляцию между предельной концентрацией элементов-модификаторов, которая сохраняет аморфное состояние структуры и их расположением в Периодической системе химических элементов.
Исследовано влияние концентрации введенных модификаторов на электрофизические и оптические свойства градиентных структур. Показано, что энергия активации электропроводности и оптическая ширина запрещенной зоны изменяются монотонно (почти линейно) при изменении введенного металла. Обнаружено темновую- и фотоэлектродвижущую силы и исследовано влияние на их величину и полярность концентрационного профиля и типа металла. Образование электродвижущей силы отнесено к интегральным эффектам (химического и электрополевого), указано на возможность управления спектральными характеристиками структуры путем изменения ее толщины и состава.
Ключевые слова: градиентная структура, модификатор, концентрационный профиль, оптические параметры, электродвижущая сила, энергетическая диаграмма.
