1.10. Создание материалов для термоэлектрических генераторов, элементов прозрачной электроники, сенсорики, нанофотоники на основе широкозонных полупроводниковых оксидов и халькогенидов, модификация их реальной структуры и свойств внешними воздействиями

Цели данной работы – поиск новых материалов (гетерофазных и гетерогенных) для термоэлементов, элементов прозрачной электроники, сенсорики, нанофотоники, включая разработку методик их синтеза; получение новых знаний в области кристаллографии, физики твердого тела и фотоники на основе комплексных исследований полученных материалов с учетом условий их синтеза. В ходе выполнения работы получены следующие результаты: 1. Проведено сравнительное осаждение слоев ZnO:Ga методом магнетронного распыления на постоянном токе керамической мишени ZnO:3ат.%Ga и композитной металлокерамической мишени ZnO:3ат.%Ga–20вес.%Zn при температурах подложек 50 и 200ºС. Установлено, что в среде Ar в системах обоих типов увеличение содержания Zn в составе потока реагентов при нагреве подложки до 200ºС способствует росту их структурного совершенства слоев и проводимости без ухудшения оптических характеристик. Распыление металло-керамической мишени в среде Ar/O2 показало рост эффективности использования материала распыляемой мишени с ростом содержания кислорода в смеси Ar/O2, однако прозрачные проводящие слои ZnO:Ga с приемлемой для практического использования удельной проводимостью (σ>103 Ом-1∙см-1) были получены при содержании кислорода менее 3%. 2. Cинтезированы высокоплотные проводящие керамические мишени по методу искрового плазменного спекания. Исследованы зависимости микроструктуры и фазового состава керамических мишеней от содержания InO1.5. Получен ряд тонких плёнок ZnO с различным содержанием In (ZnO:In) на стеклянных подложках без подогрева с использованием последовательного магнетронного распыления полученных ранее мишеней в инертной среде Ar и при постоянном токе. Проведено их комплексное исследование рядом физико-химических х методов, таких как растровая электронная микроскопия, энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия. Показано, что с ростом содержания InO1.5 в распыляемой мишени скорость роста увеличивается, а средний размер зерен в пленке уменьшается, при этом состав пленки соответствует составу распыляемой мишени. Также были исследованы электропроводность и оптическая прозрачность тонких пленок, выявившие оптимальный уровень легирования оксида цинка индием (5÷10 мол. %) для получения сравнимых материалов с более дорогими и широко применяемыми плёнками на основе оксида индия. 3. Установлено, что ТВЧ отжиг в процессе изготовления объемного поликристаллического SmS является обязательной стадией для формирования его зеренной микроструктуры. Усовершенствована методика синтеза объемного SmS. Полученные таким способом образцы поликристаллического SmS обладают лучшими параметрами генерации термоЭДС и могут быть использованы для получение тонкопленочных структур SmS. Проведено сравнительное исследование тонкопленочных структур на основе SmS, полученных магнетронным распылением в разных средах. Так в среде H2S распыление SmS не является эффективным для получения однофазного стехиометрического соединения. Решением проблемы примесей может служить использование безмасляной вакуумной техники.