Полупроводники

Влияние кислорода и температуры подложки на электрические свойства тонких пленок ZnO, полученных ионно-лучевым напылением

В. А. Макагонов, К. С. Габриельс, Ю. Е. Калинин, А. Ю. Лопатин, В. А. Окорочков

Воронежский государственный технический университет, Воронеж, Россия

Аннотация: Исследовано влияние парциального давления реактивного газа (кислорода) в камере напыления и температуры подложки на электропроводность, подвижность носителей заряда и термоэдс тонких пленок оксида цинка (ZnO), полученных методом ионно-лучевого распыления. Синтезированные пленки являются нанокристаллическими и характеризуются гексагональной кристаллической решеткой вюрцита и текстурой с преобладающей осью $\langle$0001$\rangle$, перпендикулярной плоскости пленки. Электронно-микроскопический анализ подтвердил формирование нанокристаллической структуры с характерной текстурой роста.
Установлено, что в исследованных образцах доминирующим механизмом переноса заряда является прыжковая проводимость с переменной длиной прыжка по локализованным состояниям вблизи уровня Ферми, что подтверждается: линейностью зависимостей $\ln(\rho/\rho_o)(T^{-1/4})$ и $S(T^{1/2})$, а также низкими значениями плотности локализованных состояний на уровне Ферми $g(E_{\mathrm{F}})\sim10^{17}$ eV$^{-1}$ $\cdot$ cm$^{-3}$. Проведены оценки основных модельных параметров исследованных пленок: характерной температуры B, плотности состояний на уровне Ферми $g(E_{\mathrm{F}})$, длины прыжка и радиуса локализации. Установлено, что увеличение парциального давления кислорода в газовой смеси приводит к уменьшению $g(E_{\mathrm{F}})$, а повышение температуры подложки способствует росту плотности электронных состояний.

Ключевые слова: оксид цинка, электрические свойства, термоэдс, плотность электронных состояний.

Поступила в редакцию: 29.10.2025
Исправленный вариант: 07.12.2025
Принята в печать: 10.12.2025

DOI: 10.61011/FTT.2025.12.62412.304-25