Научный журнал
Научное обозрение. Технические науки
ISSN 2500-0799
ПИ №ФС77-57440

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ПРОВОДИМОСТИ КОМПОЗИЦИОННЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЛЁНОЧНЫХ СТРУКТУР TA2O5/TIO2

Плотников В.В. 1 Дроздовский А.В. 1 Шишмакова Г.А. 2
1 ФБГОУ ВПО «Санкт-Петербургский Государственный электротехнический университет им. В.И.Ульянова-Ленина (СПбГЭТУ)»
2 ОАО НИИ «Феррит-Домен»
Методом реактивного магнетронного распыления на постоянном токе были синтезированы плёнки Ta2O5 (оксид тантала), TiO2 (оксид титана) и гетероструктуры Ta2O5/TiO2. На все плёнки тем же методом были осаждены металлические электроды для создания плёночных конденсаторов. По данным спектроскопии были найдены оптические характеристики плёнок: показатель преломления, n ~ 2.2; коэффициент пропускания, T ~ 70%; ширина оптической щели, E ~ 4.2 эВ. По измерениям вольт-фарадных характеристик были найдены значения диэлектрической проницаемости, ε ~ 32 (для TiO2), 25 (для Ta2O5) и 30 (для Ta2O5/TiO2). По измерениям вольтамперных характеристик были найдены значения электрической прочности (напряжения пробоя), Ebd ~ 2 МВ/см и плотности токов утечки при нулевом смещении, J ~ 10-9 А/см2. Проведен анализ вольтамперных характеристик в температурном диапазоне (ВАХТ) на выявление природы токов утечки в диэлектриках. Были обнаружены следующие механизмы проводимости, формирующие токи утечки в диэлектриках: эмиссия Шоттки, полевая эмиссия с ловушек, туннелирование Фаулера-Нордгейма. Также было обнаружено и проанализировано влияние нагрева на токи утечки в диэлектриках. Были рассчитаны значения энергии активации, ω ~ 0.39 эВ и глубины залегания ловушек, φt ~ 0.36 эВ.
INVESTIGATION OF LEAKAGE CURRENT MECHANISMS IN COMPOSITE NANOMATERIALS BASED ON TA2O5/TIO2 MULTILAYER FILM STRUCTURES

Plotnikov V.V. 1 Drozdovskii A.V. 1 Shishmakova G.A. 2
1 Saint Petersburg Electrotechnical University “LETI”
2 Ferrite Domen Co.

Abstract:
DC reactive magnetron sputtered Ta2O5 (tantalum oxide), TiO2 (titanium oxide) thin films and Ta2O5/TiO2 heterostructures were systematically studied on leakage current mechanisms. Shottky emission, field emission and Fowler-Nordheim tunneling were identified as dominant mechanisms for Ta2O5/TiO2 capacitors. Temperature-dependent current-voltage characteristics suggest thermionic activation of charge carries from Ta2O5/TiO2 hope levels that’s why was observed increasing of leakage current densities with heat treatment. By spectroscopic measurements were found Ta2O5/TiO2 optical properties: refractive index, n ~ 2.2; transmission coefficient, T ~ 70%; optical bandgap, Ebg ~ 4.2 eV. By capacitance-voltage and current-voltage measurements were found Ta2O5/TiO2 dielectric properties: dielectric constant, k ~ 32 for TiO2, 25 for Ta2O5 and 30 for Ta2O5/TiO2; dielectric strength (also known as breakdown voltage), Ebd ~ 2 MV/cm; leakage current density at zero bias, J ~ 10-9 A/cm2.

Keywords:

Библиографическая ссылка

Плотников В.В., Дроздовский А.В., Шишмакова Г.А. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ПРОВОДИМОСТИ КОМПОЗИЦИОННЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЛЁНОЧНЫХ СТРУКТУР TA2O5/TIO2 // Научное обозрение. Технические науки. – 2014. – № 2. – С. 110-110;
URL: https://science-engineering.ru/ru/article/view?id=513 (дата обращения: 22.09.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074