Випуски

/

2022

/

том 20 /

випуск 2

Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

O. M. Bordun, I. Yo. Kukharskyy, I. I. Medvid, D. M. Maksymchuk, F. O. Ivashchyshyn, D. Całus, and D. S. Leonov
«Electrical Conductivity of Pure and Cr³⁺-Doped β-Ga₂O₃ Thin Films»
0321–0329 (2022)

PACS numbers: 61.72.jn, 68.55.jd, 73.50.Gr, 73.61.-r, 78.60.Kn, 81.15.-z

Досліджено електропровідність чистих та активованих йонами Cr³⁺ тонких плівок β-Ga₂O₃. Встановлено, що відпалені у кисневій атмосфері тонкі плівки β-Ga₂O₃ та β-Ga₂O₃:Cr³⁺ мають низьку питому електропровідність порядку 10^-10 Ом^-1·см^-1. Провідність таких плівок пов’язується зі звільненням електронів із глибоких донорних рівнів, зумовлених Оксиґеновими вакансіями. За відпалу у відновній атмосфері питома провідність тонких плівок β-Ga₂O₃ зростає до 10^-3 Ом^-1·см^-1 та пов’язується з мілкими донорними рівнями, зумовленими міжвузловими атомами Ґалію. За відпалу у відновній атмосфері питома провідність тонких плівок β-Ga₂O₃:Cr³⁺ зростає до 10^-8 Ом^-1·см^-1 і пов’язується з глибокими донорними рівнями, зумовленими домішковими йонами Хрому у стані Cr²⁺. Проведено аналізу взаємозв’язку між люмінесценцією та провідністю в тонких плівках β-Ga₂O₃:Cr³⁺. Показано, що, змінюючи умови термооброблення тонких плівок β-Ga₂O₃:Cr, можна змінювати концентрацію домішкових йонів Хрому у станах Cr²⁺ й Cr³⁺ і тим самим контролювати електропровідність і люмінесценцію.

Keywords: оксид Ґалію, тонкі плівки, активатор, провідність.

References

1. D. Guo, Q. Guo, Z. Chen, Z. Wu, P. Li, and W. Tang, Materials Today Physics, 11: 100157 (2019); https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2019.100157
2. J.-G. Zhao, Z.-X. Zhang, Z.-W. Ma, H.-G. Duan, X.-S. Guo, and E.-Q. Xie, Chinese Phys. Lett., 25, No. 10: 3787 (2008); http://cpl.iphy.ac.cn/Y2008/V25/I10/03787
3. L. Kong, J. Ma, C. Luan, W. Mi, and Y. Lv, Thin Solid Films, 520, No. 13: 4270 (2012); https://doi.org/10.1016/j.tsf.2012.02.027
4. K. Shimamura, E. G. Villora, T. Ujiie, and K. Aoki, Appl. Phys. Lett., 92, No. 20: 201914 (2008); https://doi.org/10.1063/1.2910768
5. S. Oh, M. A. Mastro, M. J. Tadjer, and J. Kim, ECS J. Solid State Sci. Technol., 6, No. 8: Q79 (2017); https://doi.org/10.1149/2.0231708jss
6. M. Alonso-Orts, E. Nogales, J. M. San Juan, M. L. No, J. Piqueras, and B. Mendez, Phys. Rev. Appl., 9, Iss. 6: 064004 (2018); https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.9.064004
7. A. Luchechko, V. Vasyltsiv, L. Kostyk, O. V. Tsvetkova, and B. V. Pavlyk, J. Phys. Stud., 23, No. 3: 3301 (2019); https://doi.org/10.30970/jps.23.3301
8. E. V. Berlin and L. A. Seydman, Ionno-Plazmennyye Protsessy v Tonkoplyonochnoy Tekhnologii [Ion-Plasma Processes in Thin-Film Technology] (Moscow: Tekhnosfera: 2010) (in Russian).
9. O. M. Bordun, B. O. Bordun, I. J. Kukharskyy, I. I. Medvid, Zh. Ya. Tsapovska, and D. S. Leonov, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 15, No. 2: 299 (2017) (in Ukrainian); https://doi.org/10.15407/nnn.15.02.0299
10. W. Sinkler, L. D. Marks, D. D. Edwards, T. O. Mason, K. R. Poeppelmeier, Z. Hu, and J. D. Jorgensen, J. Solid State Chem., 136, No. 1: 145 (1998); https://doi.org/10.1006/jssc.1998.7804
11. V. I. Vasyltsiv, Ya. I. Rym, and Ya. M. Zakharko, phys. status solidi (b), 195, No. 2: 653 (1996); https://doi.org/10.1002/pssb.2221950232
12. V. V. Tokij, V. I. Timchenko, and V. A. Soroka, Fiz. Tverd. Tela, 45, No. 4: 600 (2003) (in Russian); https://journals.ioffe.ru/articles/4575
13. T. V. Blank and Yu. A. Gol’dberg, Fiz. Tekhn. Poluprovodnikov, 41, No. 11: 1281 (2007) (in Russian).
14. O. M. Bordun, V. G. Bihday, and I. Yo. Kukharskyy, J. Appl. Spectrosc., 80, No. 5: 721 (2013); https://doi.org/10.1007/s10812-013-9832-2
15. T. Oishi, K. Harada, Yu. Koga, and M. Kasu, Jpn. J. Appl. Phys., 55, No. 3: 030305 (2016); http://doi.org/10.7567/JJAP.55.030305
16. Sh. Ohira, N. Suzuki, N. Arai, M. Tanaka, T. Sugawara, K. Nakajima, and T. Shishido, Thin Solid Films, 516, No. 17: 5763 (2008); https://doi.org/10.1016/j.tsf.2007.10.083
17. O. M. Bordun, B. O. Bordun, I. Yo. Kukharskyy, I. I. Medvid, I. S. Zvizlo, and D. S. Leonov, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 17, No. 3: 483 (2019); https://doi.org/10.15407/nnn.17.03.483
18. Z. Hajnal, A. Gali, J. Miro, and P. Deak, phys. stat. sol. (a), 171, No. 2: R5 (1999); https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-396X(199902)171:23.0.CO;2-H
19. V. I. Vasyltsiv, Ya. M. Zakharko, and Ya. I. Rym, Ukr. Phys. J., 33, No. 9: 1320 (1988) (in Russian).
20. V. M. Jacobs, Z. A. Ritzerz, and Ye. A. Kottomin, Ukr. Phys. J., 40, No. 7: 683 (1995).
21. W. L. Wanmaker and J. W. ter Vrugt, J. Electrochem. Soc., 116, No. 6: 871a (1969); https://doi.org/10.1149/1.2412090
22. H. H. Tippins, Phys. Rev., 137, No. 3: A865 (1965); https://doi.org/10.1103/PhysRev.137.A865
23. M. R. Lorenz, J. F. Woods, and R. J. Gambino, J. Phys. Chem. Sol., 28, No. 3: 403 (1967); https://doi.org/10.1016/0022-3697(67)90305-8
24. N. Ueda, H. Hosono, R. Waseda, and H. Kawasoe, Appl. Phys. Lett., 70, No. 26: 3561 (1997); https://doi.org/10.1063/1.119233
25. L. Binet and D. Gourier, J. Phys. Chem. Solids, 59, No. 8: 1241 (1998); https://doi.org/10.1016/S0022-3697(98)00047-X
26. O. M. Bordun, B. O. Bordun, I. Yo. Kukharskyy, and I. I. Medvid, J. Appl. Spectrosc., 84, No. 1: 46 (2017); https://doi.org/10.1007/s10812-017-0425-3
27. C. Furetta, Handbook of Thermoluminescence (Singapore: World Scientific: 2003).
28. V. I. Vasyltsiv and Ya. M. Zakharko, Ukr. Phys. J., 28, No. 1: 36 (1983) (in Russian).

Усі статті ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
©2003—2022 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины.
Електрона пошта: tatar@imp.kiev.ua Телефони та адреса редакції Про збірник Угода користувача