Вплив деяких видів іонізуючого випромінювання на властивості плівок оксиду цинку

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 - фізика твердого тіла. – Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України. - Київ, 2016. В роботі досліджено вплив високоенергетичних електронів та швидких заряджених іонів ксенону на мікроструктуру, фононний та зонний спектри нелегованих та легованих плівок оксиду цинку, осаджених методом магнетронного розпилення. Досліджено вплив опромінення високоенергетичними електронами (10 МеВ) на мікроструктуру та люмінесцентні властивості плівок оксиду цинку, осаджених на підкладки сапфіра. Зі спектрів ФЛ було виявлено утворення складних комплексних дефектів типу VZn-ZnO та VO-OZn. Вперше встановлено, що опромінення швидкими важкими іонами (Xe26+) (E >1 МеВ/нуклон) текстурованих вздовж вісі с плівок оксиду цинку на підкладках кремнію призводить до рекристалізації кристалітів. Виявлено, що вплив опромінення високоенергетичними важкими іонами на мікроструктуру плівок оксиду цинку суттєво залежить від типу підкладки. Встановлено, що кремній непридатний для використання в якості підкладок для плівок оксиду цинку при експлуатації приладів на їх основі у жорстких радіаційних умовах опромінення ШВІ. Однак, при опроміненні до флюенсів плівки оксиду цинку, осаджені на підкладках сапфіра, зберігають структуру кристалічної ґратки та текстуру. Тобто плівки можуть бути використані в оптоелектронних пристроях, що знаходяться під впливом високого фонового іонізуючого випромінювання. Вперше встановлено, що плівки ZnO, леговані малими концентраціями кадмію (0,4 та 0,5 ат. %), є більш стійкими до впливу опромінення швидкими важкими іонами, порівняно із нелегованими плівками оксиду цинку.

Thesis for a scientific degree of Candidate of Sciences in Physics and Mathematics: speciality 01.04.07 - physics of solids. –Frantsevich Institute for Problems of Material Science National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2016. Dissertation is devoted to the study of high-energy electrons and swift heavy xenon ions effect on microstructure, phonon and band spectra of undoped and doped zinc oxide films deposited by magnetron sputtering. It was established the effect of high-energy electron irradiation (10 MeV) on the microstructure and luminescent properties of zinc oxide films deposited on sapphire substrates. From the photoluminescence spectra the formation of complex defects such VZn-ZnO and VO-OZn it was found. For the first time it was observed that films textured along the ZnO c axis on silicon substrates irradiated by swift heavy ions (Xe26+) (E > 1 MeV/nucleon) leads to the recrystallization of crystallites. It was found that the effect of swift heavy ion irradiation on the structure of ZnO films essentially depends on the type of substrate. It was established that silicon is not suitable for use as substrates for zinc oxide films in devices in the cases of hard radiation background. However, with significant irradiation fluence the films retain crystal lattice structure and texture (in the case of films deposited on sapphire substrate). Thus, the ZnO films can be used in optoelectronic devices under the influence of high background radiation. For the first time found that the ZnO films, doped with small concentrations of cadmium (0.4 and 0.5 at. %) are more resistant to the swift heavy ion irradiation, compared with undoped ZnO films.