Формирование и исследование характеристик терморезистивных структур на основе пленок оксида ванадия

Исследованы процессы реактивного магнетронного распыления V мишени в среде Ar/O₂ газов. Установлено, что при использовании для распыления импульсного тока и давлении в камере менее 0,06 Па интенсивности линий излучения ванадия 437,922 нм, аргона 750,386 нм и кислорода 777,417 нм при изменении концентрации кислорода в Ar/O₂ смеси газов (Г_O2) не имеют гистерезиса и однозначно зависят от параметров процесса распыления, что позволяет стабилизировать процесс без использования систем обратной связи. При контроле процесса распыления методом оптической эмиссионной спектроскопии и нанесении пленок на вращающуюся подложку диаметром 100 мм получены пленки оксида ванадия (VO_x) с неравномерностью толщины менее ±2,4 % и неравномерностью поверхностного сопротивления менее ±2,5 %. Исследования методом длинной линии влияния параметров процесса реактивного распыления и последующего отжига при давлении O₂ 0,04 Па на характеристики терморезистивных структур на основе пленок VO_x показали, что при нанесении контактов без ионной очистки вольт-амперные характеристики (ВАХ) и зависимости сопротивления от длины резисторов R(L) нелинейны, что свидетельствует о наличии в контактах потенциального барьера. Предварительная ионная очистка позволяет значительно улучшить линейность ВАХ. Наиболее линейные ВАХ получены для Ti контактов. Однако удельное контактное сопротивление контакта VO_x/Ti увеличивается при увеличении степени окисления пленок VO_x и достигает ρ_c = 0,1 Ом·м² при удельном сопротивлении оксида ванадия ρ = 0,1 Ом·м. Анализ зависимостей температурного коэффициента сопротивления (ТКС) и ρ пленок VO_x от температуры отжига показал, что при отжиге ρ и ТКС незначительно снижаются, т. е. происходит частичное восстановление пленок. Однако, в отличие от отжига при атмосферном давлении, отсутствуют области температур, при которых происходит резкое снижение удельного сопротивления и ТКС.

1. Rogalski A. Infrared Detectors for the Future. Acta physica polonica A. 2009;116(3):389-406.

2. Mauger A., Julien C.M. Review V 2 O 5 thin films for energy storage and conversion. AIMS Materials Science. 2018;5(3):349-401.

3. Morosan E., Natelson D., Nevidomskyy A.H., Si Q. Strongly correlated materials Adv. Mater. 2012;24(36):4896-4923.

4. Holland A.S., Pan Y., Alnassar M.S.N., Luong S. Circular test structure for determining the specific contact resistance of ohmic contacts. Facta Universitatis. Series: Electronics and Energetics. 2017;30(3):313-326.

5. Кудрик Я.Я. Удельное сопротивление омических контактов в структурах металл – полупроводник. Петербургский журнал электроники. 2010;1:25-40.

6. Нгуен Т.Д., Занько А.И., Голосов Д.А., Завадский С.М., Мельников С.Н., Колос В.В. Электрофизические свойства пленок оксида ванадия, нанесенных методом реактивного магнетронного распыления. Доклады БГУИР. 2020;18(6):94-102.

7. Нгуен Т.Д., Занько А.И., Голосов Д.А., Завадский С.М., Мельников С.Н., Колос В.В., То Т.К. Структурно-фазовые характеристики пленок оксида ванадия. Вестник ГГТУ им. П.О. Сухого. 2021;1:33-41.

8. Нгуен Т.Д., Занько А.И., Голосов Д.А., Завадский С.М., Мельников С.Н., Колос В.В., То Т.К. Влияние отжига на структурно-фазовые и электрофизические свойства пленок оксида ванадия. Доклады БГУИР. 2021;19(3):22-30.