УДК: 621.793.18:538.958

Эллипсометрия TiOx-покрытий, осажденных в магнетронной установке с несбалансированной магнитной системой. Влияние концентрации кислорода и дистанции "магнетрон-подложка"

Нарцев В.М., Аткарская А.Б., Зайцев С.В., Осипенко Н.В., Прохоренков Д.С., Евтушенко Е.И.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Нарцев В.М., Аткарская А.Б., Зайцев С.В., Осипенко Н.В., Прохоренков Д.С., Евтушенко Е.И. Эллипсометрия TiOx-покрытий, осажденных в магнетронной установке с несбалансированной магнитной системой. Влияние концентрации кислорода и дистанции "магнетрон-подложка" // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 4. С. 88–94.

Nartsev V.M., Atkarskaya A.B., Zaitsev S.V., Osipenko N.V., Prokhorenkov D.S., Evtushenko E.I. Ellipsometry of TiOx coatings deposited in a magnetron apparatus with an unbalanced magnetic system: effect of the oxygen concentration and the magnetron–substrate distance [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2016. V. 83. № 4. P. 88–94.

Ссылка на англоязычную версию:

V. M. Nartsev, A. B. Atkarskaya, S. V. Zaĭtsev, N. V. Osipenko, D. S. Prokhorenkov, and E. I. Evtushenko, "Ellipsometry of TiO_x coatings deposited in a magnetron apparatus with an unbalanced magnetic system: effect of the oxygen concentration and the magnetron–substrate distance," Journal of Optical Technology. 83(4), 263-267 (2016). https://doi.org/10.1364/JOT.83.000263

Аннотация:

Методом спектральной модуляционной эллипсометрии исследованы структура и оптические свойства тонких TiOx-покрытий, осажденных магнетронным методом при различных концентрациях кислорода в плазме, рабочем давлении 0,28 Па и разрядном токе 5,6 А. Установлено, что в зависимости от доли O2 в плазме формируются 3 типа покрытий: полупрозрачные трехслойные, прозрачные двухслойные и прозрачные трехслойные. Последние имеют плотный контактный слой толщиной до 50 нм, оптические характеристики которого соответствуют кристаллическим анатазу и/или рутилу. Установлены корреляции между шероховатостью, энергией запрещенной зоны и концентрацией примесей в плазме. Отмечено, что при 19 об.% О2 в плазме осаждаются покрытия с низким показателем преломления (2,347), низкой энергией запрещенной зоны (3,31 эВ) и высокой шероховатостью (16,8 нм), что должно увеличивать фотокаталитическую активность покрытий.

Ключевые слова:

покрытие, оксиды титана, магнетронное напыление, спектральная эллипсометрия, фотокаталитические свойства

Благодарность:

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ и РФФИ (проект 12-03-97562-р_центр_а).

Коды OCIS: 240.0310

Список источников:

1. Stenzel O. Optical coatings. Material aspects in theory and practice. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2014. 378 p.
2. Hashimoto K., Irie H., Fujishima A. TiO2 photocatalysis: a historical overview and future prospects // Japanese Journal of Applied Physics. 2005. V. 44. № 12. P. 8269–8285.

3. Diebold U. The surface science of titanium dioxide // Surface Science Reports. 2003. V. 48. P. 53–229.
4. Mahieu S., Ghekiere P., Depla D., De Gryse R. Biaxial alignment in sputter deposited thin films // Thin Solid Films. 2006. V. 515. № 4. P. 1229–1249.
5. Manova D., Gerlach J.W., Mändl S. Thin film deposition using energetic ions // Materials. 2010. V. 3. № 8. P. 4109–4141.
6. Gouttebaron R., Cornelissen D., Snyders R., Dauchot J.P., Wautelet M., Hecq M. XPS study of TiOx thin films prepared by d.c. magnetron sputtering in Ar–O2 gas mixtures // Surface and Interface Analysis. 2000. V. 30. № 1. P. 527–530.
7. Barocha P., Musil J., Vlceka J., Namc K.H., Han J.G. Reactive magnetron sputtering of TiOx films // Surface & Coatings Technology. 2005. V. 193. № 1–3. P. 107–111.
8. Forouhi A.R., Bloomer I. Optical dispersion relations for amorphous semiconductors and amorphous dielectrics // Physical Review B. 1986. V. 34. № 10. P. 7018–7026.
9. Man-Il Kang, Sok Won Kim, Yong-Gi Kim, Ji-Wook Ryu. Dependence of the optical anisotropy of ZnO thin films on the structural properties // Journal of the Korean Physical Society. 2010. V. 57. № 2. P. 389–394.
10. Welzel Th. Time-resolved characterisation of pulsed magnetron discharges for the deposition of thin films with plasma diagnostic methods // Habilitationsschrift. Chemnitz: Chemnitz University of Technology, 2010. 188 p.
11. Нарцев В.М., Аткарская А.Б., Евтушенко Е.И., Ващилин В.С., Прохоренков Д.С., Зайцев С.В. Исследование доли кислорода в плазме на фазовый состав TiOx-покрытий, осажденных магнетронным методом // Огнеупоры и техническая керамика. 2015. № 3. С. 10–16.
12. Solovan M.N., Maryanchuk P.D., Brus V.V., Parfenyuk O.A. Electrical and optical properties of TiO2 and TiO2:Fe thin films // Inorganic Materials. 2012. V. 48. № 10. P. 1026–1032.
13. Нарцев В.М., Зайцев С.В., Прохоренков Д.С., Осипенко Н.В., Евтушенко Е.И. Исследование свойств TiOx-покрытий, формируемых с использованием вакуум-плазменных технологий // Фундаментальные исследования. 2012. № 11. С. 1195–1200.