Wyniki 1-6 spośród 6 dla zapytania: authorDesc:"Agata Obstarczyk"

Wpływ wysokotemperaturowego wygrzewania na właściwości cienkich warstw TiO2 wytworzonych metodą rozpylania magnetronowego DOI:10.15199/13.2018.7.3


  Powłoki cienkowarstwowe od wielu lat są powszechnie stosowane w różnych dziedzinach nauki i przemysłu. Dużym zainteresowaniem cieszą się zwłaszcza warstwy na bazie tlenków metali takich jak np. dwutlenek tytanu (TiO2), ponieważ znajdują one zastosowanie m.in. w konstrukcji przezroczystych powłok optycznych o właściwościach fotokatalitycznych [1-3]. W zależności od właściwości optycznych powłoki te mogą pełnić różne funkcje. Aczkolwiek należy podkreślić, że obecnie najbardziej pożądane są cienkowarstwowe materiały wielofunkcyjne [4, 5]. Ostatnio coraz bardziej pożądane są dobre właściwości mechaniczne przezroczystych powłok optycznych z uwagi na obszar ich zastosowania, jakim są m.in.: panele dotykowe urządzeń elektronicznych, soczewki optyczne, a także panele szklane. W szczególności, zwłaszcza twardość oraz odporność na ścieranie są parametrami, które zaczynają decydować o możliwości zastosowania danego materiału cienkowarstwowego. W przypadku cienkich warstw, a zwłaszcza powłok optycznych jest to dość słabo poznana właściwość [6]. O ile w literaturze przedmiotu można znaleźć wiele doniesień na temat materiałów twardych i tzw. supertwardych [7], to jednak w zdecydowanej większości dotyczą one tylko tych, które są stosowane jako powłoki przeciwzużyciowe na różnego rodzaju narzędzia. Warstwy te są jednak nieprzezroczyste lub słabo przezroczyste w zakresie światła widzialnego dla oka ludzkiego. W przypadku powłok optycznych jednym z najczęściej stosowanych materiałów jest dwutlenek tytanu. Materiał ten posiada szereg zalet takich jak np. duża przezroczystość, duża odporność termiczna, chemiczna i mechaniczna, czy też aktywność fotokatalityczna. TiO2 charakteryzuje się także dużym współczynnikiem załamania światła (n = 2,2÷2,6), co jest szczególnie istotne w przypadku projektowania wielowarstwowych powłok optycznych. Twardość typowych warstw na bazie TiO2 zawiera się w przedziale od 3 do około 12 GPa [8, 9]. Tak duża rozpięto[...]

Analiza właściwości optycznych krzemu teksturyzowanego DOI:10.15199/13.2018.7.5


  Teksturyzacja jest procesem, który polega na modyfikacji powierzchni danego materiału (np. krzemu), przez wytworzenie na niej struktur, mających na celu zmianę określonych właściwości np. optycznych. W fotowoltaice teksturyzację stosuje się w celu obniżenia współczynnika odbicia światła od struktury z której wykonane jest ogniwo. Pozwala to na zwiększenie absorpcji promieni słonecznych, a tym samym poprawę jego sprawności. Istnieje wiele metod teksturyzacji dzięki której udaje się obniżyć współczynnik odbicia światła od struktury w większym lub mniejszym stopni. Jedną z najbardziej efektywnych metod teksturyzacji jest metoda chemiczna, którą można podzielić na zasadową i kwasową [1]. Monokrystaliczny krzem, z którego wytworzone są płytki głównie o orientacji krystalograficznej (100) najczęściej teksturyzowany jest metodą trawienia anizotropowego w alkalicznych roztworach wodorotlenku potasu (KOH) i wodorotlenku sodu (NaOH) [1, 2]. W takich zasadowych roztworach trawienie płaszczyzny (100) przebiega szybciej, niż płaszczyzny (111) w której ułożenie atomów jest znacznie gęstsze [1, 3]. Z tego względu na powierzchni powstają losowo rozmieszczone piramidalne struktury zorientowane pod kątem 54,75o [1-5]. W ten sposób następuje teksturyzacja powierzchni, dzięki której zachodzi pułapkowanie padających na strukturę fotonów. Inaczej dzieje się w wypadku krzemu multikrystalicznego, gdzie z powodu niejednorodnej płaszczyzny trawienie w roztworze KOH dla każdego z ziaren przebiega w innym tempie, co prowadzi do powstawania uskoków na granicach ziaren i niejednorodnego kształtu między poszczególnymi ziarnami [2]. Stosuje się wówczas trawienie w roztworach kwasowych, najczęściej fosforowodorowym (HF). W tej metodzie proces przebiega izotropowo, co [...]

WPŁYW STRUKTURY NA WŁAŚCIWOŚCI ELEKTRYCZNE ORAZ OPTYCZNE CIENKICH WARSTW NA BAZIE TLENKÓW TYTANU I MIEDZI DOI:10.15199/13.2019.7.2


  Tlenki miedzi należą do półprzewodników, które są atrakcyjne do zastosowania w elektronice ze względu na doskonałe właściwości optyczne i elektryczne, nietoksyczny charakter, a także duże zasoby oraz łatwość produkcji przez utlenianie Cu [1, 2]. Miedź tworzy dwa dobrze znane tlenki: tlenek miedzi (II) CuO - tenoryt oraz tlenek miedzi (I) Cu2O - kupryt. Obydwa tlenki miedzi są półprzewodnikami typu p o przerwie energetycznej w zakresie 1,21 ÷ 1,51 eV oraz 2,10 ÷ 2,60 eV odpowiednio dla CuO oraz Cu2O. Tlenek miedzi (II) występuje w strukturze jednoskośnej, z kolei Cu2O występuje w fazie kubicznej [3, 4]. Ponadto CuO jest termicznie bardziej stabilny w porównaniu z Cu2O [3]. Tlenek miedzi (I) pod wpływem wygrzewania przechodzi w CuO, a konsekwencją tego procesu jest wzrost rezystywności związku. CuO jest stosowany przede wszystkim jako materiał w czujnikach gazów oraz na ogniwa fotowoltaiczne [5-7]. Z kolei Cu2O jest bardzo obiecującym materiałem do zastosowań w ogniwach słonecznych jako materiał do konwersji energii fotowoltaicznej, jako przezroczysty tlenek przewodzący TCO (ang. Transparent Conductive Oxides), a także jako materiał w pamięciach z efektem przełączania rezystancyjnego [8,9]. Wiele rodzajów materiałów o różnych właściwościach zostało opracowanych, do zastosowania w czujnikach bezpieczeństwa. Poziom zanieczyszczenia powietrza substancjami niebezpiecznymi można określić, stosując między innymi heterostruktury typu p-n. Działanie heterozłącza typu p-n opiera się na rekombinacji dziura-elektron, wskutek czego tworzy się warstwa zub[...]

NANOPROSZKI NA BAZIE TiO2 DO WYTWARZANIA POWŁOK SAMOCZYSZCZĄCYCH DOI:10.15199/13.2019.7.7


  W dzisiejszych czasach rośnie znaczenie wielofunkcyjnych cienkich warstw na bazie tlenków metali. Przykładem takich związków jest dwutlenek tytanu (TiO2), który jest uznanym materiałem do wytwarzania powłok samoczyszczących [1÷3]. Zainteresowanie dwutlenkiem tytanu spowodowane jest jego licznymi zaletami takim jak nietoksyczność, wysoka stabilność termiczna, chemiczna oraz mechaniczna, czy absorpcja w zakresie ultrafioletu. W porównaniu z materiałem objętościowym nanocząsteczkowy TiO2 wykazuje większą aktywność fotokatalityczną, posiada także bardziej rozbudowaną powierzchnię właściwą, co powoduje polepszenie właściwości samoczyszczących [1, 3]. Dodatkowo twardość nanomateriału jest około dwukrotnie większa od twardości materiału objętościowego, dlatego cienkie warstwy TiO2 stosuje się m.in. jako powłoki ochronne w panelach słonecznych, czy ekranach dotykowych urządzeń elektronicznych [1]. Zjawisko samooczyszczenia jest możliwe dzięki procesowi fotokatalizy. Kiedy na tlenek pada promieniowanie o energii dopasowanej do jego przerwy wzbronionej oraz następuje jego absorpcja, elektron z pasma walencyjnego zostaje przeniesiony do pasma przewodnictwa i wygenerowana zostaje para elektron/dziura (e-/h+). W przypadku TiO2 dopasowane do przerwy energetycznej promieniowanie leży w zakresie ultrafioletu. Zaadsorbowane na powierzchni cząsteczki tlenu reagują z elektronem z pasma przewodnictwa, w wyniku czego powstają reaktywne anionorodniki nadtlenkowe, natomiast zaadsorbowana na powierzchni woda reaguje z dziurami elektronowymi, dając reaktywne rodniki hydroksylowe. Wygenerowane na powierzchni materiału reaktywne rodniki powodują degradację organicznych zanieczyszczeń z wytworzeniem takich nieszkodliwych związków jak dwutlenek węgla (CO2) czy woda (H2O) [3, 4]. Jak wynika z danych literaturowych powszechnie uznanym sposobem wytwarzania nanocząstek dwutlenku tytanu jest metoda zol-żel. [...]

Wpływ struktury na właściwości elektryczne i optyczne cienkich warstw na bazie tlenków Ti i Hf DOI:10.15199/48.2019.09.22

Czytaj za darmo! »

W ostatnich latach obserwowany jest wyraźny wzrost zainteresowania materiałami cienkowarstwowymi na bazie tlenków metali. Zainteresowanie to związane jest z dynamicznym rozwojem przemysłu elektronicznego oraz optoelektronicznego, a co za tym idzie z rosnącym zapotrzebowaniem na nowe materiały [1-4]. Cienkie warstwy na bazie różnych tlenków metali przejściowych ze względu na ich różnorodne właściwości znajdują obecnie bardzo szerokie zastosowanie, między innymi w konstrukcji tranzystorów polowych, czy w konstrukcji wielowarstwowych powłok optycznych [3-5]. Jednym z istotnych tlenków, intensywnie badanym w ostatnich latach ze względu na możliwość wykorzystania jako warstwy podbramkowej w tranzystorach, jest dwutlenek hafnu (HfO2) [3,4]. Tlenek ten charakteryzuje się dużą wartością względnej przenikalności elektrycznej (εr ~ 25), dużą szerokością przerwy energetycznej (Eg ~ 5,8 eV), doskonałą stabilnością termiczną oraz chemiczną [3,4,6]. Niedomieszkowany HfO2 posiada niską temperaturę krystalizacji rzędu 200°C [2,6], co przekłada się na jego utrudnione zastosowanie w tranzystorach CMOS [5]. Krystalizacja cienkich warstw wykorzystywanych do izolacji jest niekorzystna ze względu na obecność granic ziaren, które mogą tworzyć tzw. ścieżki przewodnictwa dla nośników ładunku elektrycznego. Tym samym prowadzi to do zmniejszania niezawodności struktur elektronicznych i zwiększenia prądu upływu [7]. W celu poprawy parametrów elektrycznych tego tlenku stosuje się dodatkowo różne metody modyfikacji. Z literatury przedmiotu wynika, że jednym z najlepszych kierunków takiej modyfikacji może być wytworzenie warstwy będącej mieszaniną HfO2 oraz TiO2 [1,3,4]. Należy zaznaczyć, że istotnym faktem zastosowania TiO2 jako dodatku jest jego wysoka temperatura krystalizacji [1,3]. Wprowadzenie TiO2 do HfO2 ma na celu uzyskanie niezwykle pożądanej cechy, jeśli chodzi o optymalną warstwę dielektryka, czyli powstanie warstwy amorficznej oraz p[...]

BADANIE WŁAŚCIWOŚCI CIENKICH WARSTW TLENKÓW CYNKU OTRZYMYWANYCH METODĄ REAKTYWNEGO IMPULSOWEGO ROZPYLANIA MAGNETRONOWEGO DOI:10.15199/13.2019.7.3


  Tlenek cynku oraz materiały na jego bazie znajdują szerokie zastosowanie w mikroelektronice. Cienkie warstwy tego związku należą do grupy tzw. przeźroczystych warstw przewodzących TCO (Transparent Conductive Oxide). Tlenek cynku ZnO jest szerokopasmowym półprzewodnikiem grupy półprzewodników II-VI. Warstwy tego związku wyróżnia dobra przezroczystość, wysoka ruchliwość elektronów, szerokie pasmo wzbronione oraz właściwości luminescencyjne (w temperaturach pokojowych). Materiał ten znajduje zastosowanie w płaskich wyświetlaczach, ogniwach słonecznych, w technice światłowodowej oraz różnych urządzeniach optoelektronicznych [1÷7]. W artykule przedstawiono proces nanoszenia oraz wyniki badań cienkich warstw tlenku cynku otrzymanych metodą reaktywnego, impulsowego rozpylania magnetronowego za pomocą magnetronu kołowego WMK-100. Urządzenie to oferuje możliwość prowadzenia procesów z bardzo dużą mocą wydzielaną w rozpylanym materiale, co przekłada się na wydajność procesów osadzania cienkich warstw. CZĘŚĆ EKSPERYMENTALNA Procesy prowadzano w stanowisku próżniowym typu NP-500 wyposażonym w układ pompowy (pompa dyfuzyjna 2000 l/s + pompa rotacyjna 30 m3/h). Ciśnienie końcowe w komorze roboczej wynosiło ~2∙10-5 Torr. W podstawie komory próżniowej stanowiska zamocowano wyrzutnię magnetronową kołową WMK-100 przystosowaną do rozpylania targetów o średnicy ø100 mm. Wyrzutnię magnetronową zasilano jednostką DPS (Dora Power System) MSS-10 kW [8]. Zależność między mocą krążącą (stan powierzchni targetu) i efektywną (proporcjonalna do szybkości nanoszenia warstw) zasilacza PE/PC mierzoną podczas rozpylania w atmosferze argonu pozwala na "kalibrowanie" przyszłego procesu reaktywnego rozpylania i umożliwia skalowanie procesów rozpylania w mieszaninie tlenu i argonu. Badano charakterystyki elektryczne procesu rozpylania targetów Zn (99.999%) o grubościach dTZn = 9 mm. Gazy robocze (argon i tlen) były wprowadzane do komory próżniowe[...]

 Strona 1