С использованием оптической микроскопии, РЭМ, атомно-силового микроскопа и профилометра определены форма, размеры и примесный состав локальных дефектов, возникающих в слое двуокиси кремния при диффузии фосфора. Причиной образования дефектов в пассивирующем окисле при диффузии фосфора является локальное плавление SiO2 при взаимодействии с жидкими каплями фосфорно-силикатного стекла. Снижение температуры процесса осаждения (загонки) фосфора и концентрации POCL3 в газовом потоке приводит к уменьшению плотности дефектов окисла.
В процессе изучения механизмов влияния структурных дефектов на свойства оксида иттрия (в условиях термического и электрического воздействия в интервале температур 25–1800 оС в вакууме) в структуре при 500 оС обнаружен фазовый переход первого рода, при котором происходит смещение структурных анионных вакансий в междоузлия решетки и появление неупорядоченной фазы типа С1. Энергия этого перехода равна 0,89 эВ. В интервале температур 500–1100 оС в оксиде иттрия происходит постепенный фазовый переход второго рода упорядоченной кубической типа С в неупорядоченную типа С1. Обнаруженные фазовые превращения сопровождаются различием типа проводимости носителей заряда. Ионная проводимость зарядов в структуре оксида иттрия существует до 500 оС, причём с энергией проводимости зарядов 2,853 эВ. В оксиде иттрия в интервале температур 500–1100 оС существует смесь двух типов проводимости – ионная и электронная. Электронная проводимость сохраняется в интервале температур 1100–1500 оС. Энергия электронной проводимости 1,646 эВ.
В интервале температур 1500–1800 оС происходит изменение химического состава оксида по содержанию кислорода, которое приводит к появлению новых структурных анионных вакансий. Эти вакансии приводят к появлению моноклинной фазы типа В1, увеличению электрического сопротивления оксида и повышению энергия проводимости зарядов до 1,821 эВ. Аналитическим и графическим методами определены размеры радиусов катиона иттрия, кислорода и анионной вакансии. Моделирование структуры атомов в оксиде иттрия при нагреве и наложение электрического поля в вакууме для каждого типа проводимости позволило рассчитать вероятности перехода проводимости, определить концентрацию и подвижность носителей заряда и наблюдать их изменения, которые связаны с влиянием дефектов. Математическая модель восстановления оксида иттрия позволяет объяснить устойчивость неупорядоченной структуры типа С1 в смеси с моноклинной фазой после охлаждения образцов до 25 оС.
It is well known that vanadium oxide can take many different forms. However for this
study, only the amorphous phase was investigated. Amorphous vanadium oxide (VOx ) thin films
were deposited on thermally grown silicon dioxide by DC magnetron sputtering using a
vanadium metal target in an argon / oxygen atmosphere. The driving force of this study was to
investigate the temperature coefficient of resistance (TCR) and low resistivity in the amorphous
films. Sheet resistance is very sensitive to small changes in temperature, making amorphous VOx
very attractive to thermal sensor applications such as infrared detectors.
To form the vanadium oxide, physical vapor deposition of vanadium metal at 200 Watts
of DC power was used with varied amounts of oxygen in a primary argon atmosphere. During
deposition, the concentration of oxygen was controlled by using a 20:80 mixture of O2 and Ar in
conjunction with high purity Ar supply. Flow control techniques were derived and calculated to
predict the percentage of oxygen before and during deposition to understand the reaction
between the vanadium metal and oxygen. Concentrations of O2 in the deposition chamber were
varied from 0.025% to 3.000% with the purpose of gaining an understanding of the affects of O2
concentration in amorphous VOx films. TCR and resistivity measurements were performed to
characterize the films. The results showed a resistivity decrement with decreasing oxygen
concentration. The films with lower concentrations of oxygen were found to have better TCR
values then those with higher percentages of oxygen.
To further reduce the resistivity of the VOx and maintain the TCR value, co-sputtering of
noble metals (gold and platinum) with VOx was studied. The metals were co-sputtered at various
power settings with the vanadium oxide reactive process at a fixed percentage of oxygen. The
iv
TCR and resistivity results showed that the additions of Au and Pt into VOx reduced the
resistivity. However, only Au was found to improve TCR value.
The r