1. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
Управление образования и науки Донецкой области
Донецкое территориальное отделение МАН Украины.
Отделение: физики и астрономии
Секция: экспериментальная физика
«Получение тонких пленок и исследование их
оптических и электрических свойств».
1

2. Автор научной работы :
Ивко Денис Тарасович
Ученик 11-в класса Красноармейского
УВК
Научный руководитель:
Лакуста Маргарита Валериевна
Учитель физики Красноармейского УВК
Научный консультант:
Чертопалов Сергей Васильевич
Старший научный сотрудник кафедры
нанофизики Донецкого национального
университета.

3. • Объект научно-исследовательской
работы: получение проводниковых и
фуллеритовых тонких пленок и
исследование их электрических и
оптических свойств.
• Предмет научно-исследовательской
работы: изучение и использование
методов получения тонких пленок.
Изучение и применение методов
исследования оптических и
электрических свойств полученных
образцов.
3

4. Цели научной работы:
• Изучить теоретические основы термического и
магнетронного распыления.
• Ознакомиться с устройством и принципами
работы установки для нанесения покрытий
термическим и магнетронным методами.
• Получить пленки Cu, C60 термическим методом
распыления.
• Рассчитать толщины покрытия, полученных
методом термического распыления образцов.
• Определить ширину запрещенной зоны для C60.
• Изучить электрические и оптические свойства
пленок Cu, C60.
4

5. Для достижения цели были решены такие
задачи:
1. Изучили и обработали литературу по методике
получения тонких пленок в вакууме.
2. Ознакомились с устройством и принципами
работы установки для нанесения покрытий
термическим и магнетронным методами.
3. Получили пленки Cu, C60 термическим методом
при помощи установки ВУП-5М.
4. Измерили толщины пленок Cu, C60 на
микроинтерферометре МИИ4.
5. Исследовали электрические и оптические
свойства пленок Cu, C60 и определили ширину
запрещенной зоны для C60 при помощи
спектрофотометра СФ-4 с ПЗО.
5

6. Актуальность
6

7. Методика получения тонких пленок
Плёнки фуллерита, меди были получены методом
термического осаждения в вакууме в установке ВУП-5М.
Рис.1
Схема напыления образца
(1-испаряемое вещество;
2-нагреватель испаряемого
вещества; 3-нагреватель
подложки;
4-заслонка; 5- подложка;
6-испаритель металла)
Рис. 1 Схема напыления образцов 7

8. Параметры процесса получения образцов.
1. Напыление пленки С60 на стекло происходило при:
времени напыления 1 час; остаточное давление в камере
составляло – - 1,4*10-5 Торр с температурой подложки
(стекла)- 160 0С и температурой испарителя фуллерена – 550
0
С при расстоянии от фуллерена до подложки 120 мм.
Толщина пленки: 196 нм; 320 нм.
2.Напыление пленки Cu на стекло:
при времени напыления – 2 мин, остаточное давление в
камере составляло - 1,2 *10-5 Торр, температура
подложки(стекло)- 150C на расстоянии от испарителя(Cu) до
подложки – 100 мм. Толщина пленки Н= 72 нм
8

9. В данной работе также изучен
магнетронный метод получения
тонких пленок
9

10. Схема магнетронного распыления
образца.

11. Оптические свойства изучались при
помощи установки СФ-4
11

12. После проведенных измерений на СФ-4 с
ПЗО, мы получили такие результаты
Alfa
0,07
0,06
-1
0,05
α,nm
0,04
0,03
1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2
Photon Energy nm
Рис. 4 График зависимости коэффициента поглощения α nm от энергии для Cu
12

13. 1,0
Alfa (45grad)
0,8
-1
α, nm0,6
0,4
0,2
0,0
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Photon Energy, eV
Рис. 5 График зависимости коэффициента поглощения α nm от энергии
для С60
13

14. Для пленки меди происходит
экранировка излучения
• Рис. 6 График зависимости коэффициента пропускания для Cu
14

15. График зависимости коэффициента
поглощения α от энергии для пленки С60.
по закону Бугера-Ламберта
T=(1-R)2 exp(-αd)
120 Alfa^2 zel1 (45grad 205,5nm)
1 (1 − R ) 2
α = ln
100
80
d T
-2
60
α ,nm
2
40
Т-коэффициент пропускания
20 R-коэффициент отражения
0
d-толщина пленки
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
α-коэффициенте поглощения
Photon energy,eV
Рис. 7
15

16. Выводы.
• В ходе данной работы были изучены физические принципы,
лежащие в основе работы установки для нанесения
покрытий термическим и магнетронным методами.
• Была проделана экспериментальная работа, в ходе которой
были получены пленки Cu, C60, осажденные на аморфное
стекло с помощью установки ВУП-5М.
• Были измены спектральные характеристики: коэффициент
пропускания (Т) и коэффициент отражения (R) и
рассчитаны α(Е) для пленок Cu, C60, при 45 градусах на
спектрофотометре СФ- 4
• Для пленки Cu происходит экранировка излучения медной
пленкой.
• Для пленки C60 с помощью построенного графика α(Е) была
определена ширина запрещенной зоны Е=2,25 eВ.
16

17. Спасибо за внимание!
17

18. Приложения
18

19. Магнетрон — это мощная электронная
лампа, генерирующая микроволны при
взаимодействии
потока электронов с магнитным полем.
1.Металлический колпачок насажан на
керамический изолятор 2.
3. Внешний кожух магнетрона
4. Фланец с отверстиями для крепления.
5 Кольцевые магниты служат для
распределения магнитного поля.
6. Керамический цилиндр для изоляции
антенны.
7. Радиатор служит для лучшего
охлаждения.
8. Коробочка фильтра.
9. Узел соединения магнетрона с
источником питания содержит
переходные конденсаторы которые
вместе в дросселями образуют СВЧ
фильтр для защиты от проникновения
СВЧ излучения из магнетрона.
10. Выводы питания. 19

20. Спектральная зависимость собственной проводимости
Спектр поглощения представляет собой непрерывную
кривую, более или менее круто спадающую в области
больших длин волн.
20

21. 21

22. Энергетические зоны полупроводника
22

23. 23