Регистрация / Вход
Прислать материал

Приготовления пленок халькогенидных соединений методом спин коатинга и исследование их оптических свойств.

Сведения об участнике
ФИО
Текшина Екатерина Владимировна
Вуз
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования"Московский педагогический государственный университет"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Новые материалы. Производственные технологии и процессы
Раздел области наук
Нанотехнологии
Тема
Приготовления пленок халькогенидных соединений методом спин коатинга и исследование их оптических свойств.
Резюме
Исследование таких веществ, как ХСП очень важно, особенно при получении этого вещества в нанообъеме. Для получения наноструктур (пленок), вещества предварительно растворяются, что является отдельной серьезной задачей. В работе описаны механизмы растворения веществ и нанесение тонких пленок методом спин-коатинга (из растворов). Исследованы свойства таких пленок.
Ключевые слова
ХСП, спин-коатинг, тонкие пленки, фазовая память, фазовые переходы, растворы
Цели и задачи
Целью работы является отработка технологии нанесения тонких пленок As2S3 методом спин-коатинга.
Введение

Разработано множество эффективных методов получения тонких пленок ХСП. Большинство подразумевает использование высоких температур. Состав и свойства сконденсированных пленок в этом случае не соответствуют исходным материалам, при высокой температуре химические соединения диссоциируют. 

Нанесение тонких пленок методом спин-коатинга осуществляется с помощью платформы с прикрепленной к ней подложкой, вращение происходит при выпускании сжатого газа, количество оборотов регулируется давлением газа в баллоне. Состав пленки можно контролировать (вещества, входящие в него соответствуют веществам растворенным). Метод не требует использования электричества, вращение с помощью газа дает высокую точность и стабильность вращения.

Методы и материалы

    Растворение As2S3  в бутиламине: Были приготовлены растворы (1, 5 и 10 масс. %) растворение производилось в УЗ ванне в течение 5 часов. (При поддержании температуры не выше 500С). Спектры оптической плотности полученных растворов снимались при помощи спектрометра Cary5000, сравнены с литературными данными. Расчет коэффициента экстинции был произведен по данным спектров, k=20,91 см^-1.

Нанесение приготовленного раствора с помощью дозатора BIOHIT proline (размер капли составлял 10 мкл) на кремниевую или стеклянную подложку, вращающуюся со скоростью 2500-3000 об/ мин. Для достижения необходимой толщины было нанесено 15 капель с интервалами 30с.

Были произведены исследования полученных пленок

  • Метод оптической микроскопии (данные с микроскопа Nikon Eclipse LV100ND с программным обеспечением Nikon Element D): Получили изображение пленки As2S3 в виде зернистой структуры с размером зерна менее 0,5 мкм.
  • Метод АСМ(результаты получены с помощью разрывного атомно-силового микроскопа РАСМ-5):Результаты измерений показали максимальную толщину пленки - 2431,71нм , среднюю толщину- 1061,82 нм, и среднюю шероховатость - 206,975 нм
  • Метод оптического пропускания (спектрометр Cary5000):По данным спектров был рассчитан край поглощения: 3,44 эВ (для пленки, приготовленной из 10% раствора), 4,5эВ (5%) и сравнены с литературными данными.
  •  
Описание и обсуждение результатов

 

Разработан процесс растворения стекол As2S3 и As2Se3 в бутиламине и этилендиамине. По данным приведенных спектров подобран оптимальный растворитель для As2S3 -  бутиламин с концентрацией 10%  (время ожидания  50ч) , а для As2Sе3 - этилендиамин с концентрацией 20%  (время ожидания  150ч).

Получены тонкие пленки As2S3 (предположительно, кристаллические)  и пленки As2Se3, определить фазу и толщину которых не удалось, в связи с большими перепадами высот поверхности, связано это с большими концентрациями растворов и нанесением их на холодную подложку, что впоследствии было устранено, новые результаты на данный момент обрабатываются.

По данным АСМ получена максимальная толщина пленки – 2431 нм, средняя толщина – 1061 нм и средняя шероховатость – 206 нм.

По данным спектров поглощения была рассчитана оптическая ширина запрещенной зоны Eg = 2.9 эВ для пленок As2S3 и 2,8  для As2Se3.

 

Полученные данные с результатами будут использоваться для того чтобы развиваться метод получения других халькогенидных пленок как Ge2Sb2Te5, которые в настоящее время все больше внимания уделяется разработке технологий запоминающих устройств нового поколения, в частности технологии фазовой памяти, о которой упоминалось выше. 

Используемые источники
1. Аморфные полупроводники. / Под ред. -М.: Бродски. - М.: Мир, 1982. - 341 с
2. Борисова З.У. Халькогенидные полупроводниковые стекла. - Л.: ЛГУ, 1983.- 263 с.
3. Применение методов оптической обработки ин- формации и голографии /Под ред. С.Б. Гуре- вича.- Л.: ЛГУ, 1980.- 264 с.
4. E. R. Meinders, A. V. Mijiritskii, L. van Pieterson, M.Wuttig. Optical Data Storage Phase-Change Media and Recording / Philips Research Book Series. V.4. Berlin. Springer-Verlag. 2006.
5. N. Yamada, E. Ohno, K. Nishiuchi, N. Akahira, M.Takao. Rapid phase transitions of GeTe-Sb2Te3 pseudobinary amorphous thin films for an optical disk memory // J. Appl. Phys. – 1991. – Vol. 69. 2849.
Information about the project
Surname Name
Tekshina Ekaterina
Project title
Preparation of chalcogenide films by spin Coating method and study of their optical properties.
Summary of the project
The study of substances such as chalcogenides is very important, especially in the production of this substance in nanovolume. For nanostructures (films), pre-dissolved substance that is to separate a major challenge. The paper describes mechanisms for dissolving the substance and the application of thin films by spin-Coating (of solutions). The properties of such films.
Keywords
chalcogenides, the spin-Coatings, thin films, phase memory, phase transitions, solutions