Магнитотранспортные свойства тонких пленок оксида индия при низких температурах Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Решетнеескцие чтения. 2015

УДК 537.9

МАГНИТОТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА ТОНКИХ ПЛЕНОК ОКСИДА ИНДИЯ

ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ*

И. А. Тамбасов1*, А. С. Тарасов1,2, М. В. Рауцкий1, В. Г. Мягков1, Е. В. Тамбасова3

Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50/38

2Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79 3Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-mail: [email protected]

Представлено исследование магнитотранспортных свойств пленок оксида индия в температурном диапазоне от 4,2 до 80 K. Полученные экспериментальные данные могут быть полезны для специалистов аэрокосмической отрасли.

Ключевые слова: оксид индия, тонкие пленки, автоволновое окисление.

MAGNETOTRANSPORT PROPERTIES OF INDIUM OXIDE THIN FILMS AT LOW TEMPERATURES

I. A. Tambasov1*, A. S. Tarasov1,2, M. V. Rautsky1, V. G.Myagkov1, E. V. Tambasova3

1L. V. Kirensky Institute of Physics SB RAS 50/38, Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation 2Siberian Federal University 79, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation 3Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: [email protected]

This paper presents a study of magnetotransport properties of indium oxide films in the temperature range from 4.2 to 80 K. The experimental data can be useful for aerospace specialists.

Keywords: indium oxide, thin films, autowave oxidation.

Прозрачные проводящие оксиды в настоящее время интенсивно исследуются и широко используются в различных приложениях оптоэлектроники. Это связано с тем, что прозрачные проводящие оксиды одновременно обладают высокой прозрачностью в видимом диапазоне и достаточно хорошо проводят электрический ток.

Одними из самых используемых прозрачных проводящих оксидов являются оксид индия и легирова-ный оловом оксид индия. 1п20з тонкие пленки используются в газовой сенсорике, тонкопленочных прозрачных транзисторах, тонких дисплеях, электро-хромных устройствах и солнечных батареях космических аппаратов [1-3].

Для повышения электрической проводимости оксид индия обычно легируют различными элементами. При достаточно существенном легировании или с созданием композитных пленок существует вероятность получить неупорядоченные материалы. Кроме того, даже ультрафиолетовое облучение может индуцировать дополнительное разупорядочение в оксиде

индия [4]. В таких неупорядоченных материалах могут проявляться квантовые явления, такие как слабая локализация, которые могут существенно влиять на транспортные свойства. Как правило, квантовые эффекты наблюдаются при низких температурах.

В данной работе были проведены исследования температурной зависимости сопротивления и магни-тосопротивления пленок оксида индия, полученных автоволновым окислением [5]. Температурные измерения проведены в диапазоне от 4,2 до 272 К. Кроме того, магнитосопротивление было измерено вплоть до 1 Т.

По экспериментально полученным данным было выявлено, что начиная с ~100 К магнитосопротивле-ние пленок оксида индия начинает иметь достаточно заметное значение. Магнитосопротивление тонких пленок оксида индия вплоть до 4,2 К имеет отрицательное значение. Для 1 Т при температуре 4,2 К магнитосопротивление имело значение ~ 1,5 %. В рамках теории слабой локализации были построены аппроксимирующие кривые, которые достаточно хорошо легли на экспериментальные данные.

*Исследование было поддержано Российским фондом фундаментальных исследований (грант 15-02-00948-А,), Советом по грантам Президента Российской Федерации (СП-317.2015.1) и программой Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере ("У.М.Н.И.К.").

Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической отрасли

В заключение необходимо отметить, что тонкие пленки оксида индия, полученные автоволновым окислением, имеют отрицательное магнитосопротив-ление.

Магнитосопротивление было проанализировано с помощью теории слабой локализации. Кроме этого, были построены аппроксимирующие кривые, которые хорошо легли на экспериментальные данные.

References

1. Granqvist C. G. Transparent conductors as solar energy materials: A panoramic review. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2007. vol. 91, № 17. p. 15291598.

2. Bogorad A., Bowman C., Herschitz R., Krummann W., Hart W. Differential charging control on solar-arrays for geosynchronous spacecraft. Ieee Transactions on Nuclear Science. 1993. vol. 40, № 6. p. 1542-1546.

3. Ciofalo M. R., Brady M. E., Panetta C. J., Meshishnek M. J. Low-energy electron exposure of space materials. Journal of Spacecraft and Rockets. 2011. vol. 48, № 6. p. 931-941.

4. Tambasov I. A., Maygkov V. G., Tarasov A. S., Ivanenko A. A., Bykova L. E., Nemtsev I. V., Eremin E. V., Yozhikova E. V. Reversible UV induced metal-semiconductor transition in In2O3 thin films prepared by autowave oxidation. Semiconductor Science and Technology. 2014. vol. 29, № 8. 082001.

5. Tambasov I. A., Myagkov V. G., Ivanenko A. A., Nemtsev I. V., Bykova L. E., Bondarenko G. N., Mihlin J. L., Maksimov I. A., Ivanov V. V., Balashov S. V., Kar-penko D. S. Structural and optical properties of thin In2O3 films produced by autowave oxidation. Semiconductors. 2013. vol. 47, № 4. p. 569-573.

© Тамбасов И. А., Тарасов А. С., Рауцкий М. В., Мягков В. Г., Тамбасова Е. В., 2015

УДК 539.21(06)

КОМПЛЕКСНАЯ ОБРАБОТКА СВМПЭ В ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОМ РЕАКТОРЕ ДУГОВОГО РАЗРЯДА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

Л. Ю. Федоров2*, А. В. Ушаков1'2, И. В. Карпов1'2, А. А. Лепешев2,3

1 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

2Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79 3Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50 *E-mail: [email protected]

Рассматриваются результаты исследований материала, полученного при комплексном модифицировании сверхвысокомолекулярного полиэтилена в плазмохимическом реакторе низкого давления. Описаны предпосылки его применения в узлах КА.

Ключевые слова: плазмохимические реакции, нанонаполнитель, СВМПЭ, тлеющий разряд.

COMPLEX MODIFICATION OF UHMWPE IN A PLASMA-CHEMICAL REACTOR OF LOW PRESSURE

L. Yu. Fedorov2*, A. V. Ushakov1,2, I. V. Karpov1,2, A. A. Lepeshev2,3

1Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation

2Siberian Federal University 79, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation

3Krasnoyarsk Scientific Center, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences 50, Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation. *E-mail: [email protected]

The article provides results of the material produced at the complex modification UHMWPE in low-pressure plasma-chemical reactor. The authors describe the background of its application in the nodes of the spacecraft.

Keywords: plasmochemical reactions, nanofillers, UHMWPE, glow discharge.

Задача повышения уровня надежности космических аппаратов (КА) остается актуальной, несмотря на большие достижения современной техники. В числе прочих, в конструкциях КА возможно использование новых материалов, включая полимерные мате-

риалы, допированные нанодисперсными частицами. Они способны противостоять экстремальным факторам космического вакуума (интенсивное электромагнитное и корпускулярное излучение, вызывающее специфические поверхностные явления в результате