mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577-2013-2-60-64mateltech-105Research ArticleНаноматериалы и нанотехнологииNANOMATERIALS AND NANOTECHNOLOGYТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОЗРАЧНЫХ ПРОВОДЯЩИХ КОНТАКТОВ ИЗ ПЛЕНКИ ITO ДЛЯ СВЕТОДИОДОВ НА ОСНОВЕ НИТРИДА ГАЛЛИЯPECULIARITY OF FORMING TRANSPARENT CONDUCTING FILMS ON BASIS OF OXIDES INDIUM-TIN FOR CONTACTS ON GAN-BASED LIGHT EMITTING DIODESВанюхинК. Д.VanyukhinK. D.

инженер

seid1@yandex.ruЗахарченкоР. В.ZakharchenkoR. V.

инженер

seid1@yandex.ruКаргинН. И.KarginN. I.

доктор техн. наук, профессор, начальник УРПИ

seid1@yandex.ruСейдманЛ. А.SeidmanL. A.

кандидат техн. наук, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией

seid1@yandex.ruИФЯЭ НИЯУ «МИФИ»РоссияNational Research Nuclear University «MEPhI»Russian Federation201316032015026064Copyright © Ванюхин К.Д., Захарченко Р.В., Каргин Н.И., Сейдман Л.А., 20152015Ванюхин К.Д., Захарченко Р.В., Каргин Н.И., Сейдман Л.А.Vanyukhin K.D., Zakharchenko R.V., Kargin N.I., Seidman L.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://met.misis.ru/jour/article/view/105

Исследованы свойства пленок ITO, полученных электронно-лучевым испарением в широком диапазоне режимов: давление кислорода составляло от 5 × 10-4 до 4 × 10-2 Па, скорость испарения 0,075—0,4 нм/с. Испарение проведено из гранул размером 3—6 мм, состоящих из смеси стехиометрических оксидов индия и олова в соотношении 9 : 1. Скорость нанесения поддерживали постоянной с помощью кварцевого датчика скорости нанесения и толщины пленки. Испарение останавливалось по достижении заданной толщины пленки 200 нм. После нанесения пленки проведен отжиг образцов в течение 30 с в среде азота или воздуха при температуре 300—700 оC. Изучение свойств полученных пленок проведено с целью выбора оптимальных условий нанесения и последующего отжига. Полученные в оптимальных условиях пленки ITO были успешно использованы в структурах светодиодов в качестве прозрачных проводящих контактов в светодиодах на основе GaN.

ITO thin films were prepared by electron beam deposition method over a range of processing conditions. The target material used in this study was an ITO pellet with a composition: In2O3 90 wt% and SnO2 10 wt%. The evaporation conditions were: a vacuum of 5 × 10-4 or 4 × 10-2 Pa and the rate of evaporation were controlled within the range 0.075–0.4 nm/s. The thickness of thin film was controlled by using a quartz crystal thickness monitor, resulting in films having 200 nm. After the deposition, the samples were annealed in a thermal annealing furnace in air or nitrogen at 300-700 оC for 30 s. Experiments aimed at choosing the optimal atmosphere for annealing the films yielded the different results. Indium tin oxide coatings properties were researching as a function of the deposition atmosphere and conditions of a thermal annealing. The ITO films deposited and annealed under the optimized conditions work well as the transparent conducting electrode in the light emitting diodes based on GaN.

пленки окисидов индия и оловапрозрачные и омические контактысветодиодынитрид галлияэлектронно−лучевое испарениетермический отжигITOindium tin oxide coatingsGaNelectron beam deposition methodthermal annealingtransparent conducting electrodelight emitting diodesРабота выполнена при поддержке Министерства образования РФ с ис- пользованием оборудования ЦКП «Гетероструктурная СВЧ−электроника и физика широкозонных полупроводников».ReferencesМарков, Л. К. Отражающий p-контакт на основе тонких пленок ITO для флип-чип-светодиодов AlGaInN / Л. К. Марков, И. П. Смирнова, А. С. Павлюченко, Е. М. Аракчеева, М. М. Кулагина // Физика и техника полупроводников. – 2009. – Т. 43, № 11. – С. 1564—1569.Марков, Л. К. Отражающий p-контакт на основе тонких пленок ITO для флип-чип-светодиодов AlGaInN / Л. К. Марков, И. П. Смирнова, А. С. Павлюченко, Е. М. Аракчеева, М. М. Кулагина // Физика и техника полупроводников. – 2009. – Т. 43, № 11. – С. 1564—1569.Смирнова, И. П. AlGaInN−светодиоды с прозрачным p-контактом на основе тонких пленок ITO. / И. П. Смирнова, Л. К. Марков, А. С. Павлюченко, М. В. Кукушкин // Там же. – 2012. – Т. 46, № 3. – С. 384—388.Смирнова, И. П. AlGaInN−светодиоды с прозрачным p-контактом на основе тонких пленок ITO. / И. П. Смирнова, Л. К. Марков, А. С. Павлюченко, М. В. Кукушкин // Там же. – 2012. – Т. 46, № 3. – С. 384—388.Kow-Ming Chang. Highly reliable GaN−based light−emitting diodes formed by p-In0,1Ga0,9N–ITO structure / Kow-Ming Chang, Jiunn-Yi Chu, Chao-Chen Cheng. // IEEE Photonics Technol. Lett. – 2004. – V. 16, N 8. – P. 1807—1809.Kow-Ming Chang. Highly reliable GaN−based light−emitting diodes formed by p-In0,1Ga0,9N–ITO structure / Kow-Ming Chang, Jiunn-Yi Chu, Chao-Chen Cheng. // IEEE Photonics Technol. Lett. – 2004. – V. 16, N 8. – P. 1807—1809.Kow-Ming Chang. Investigation of indium–tin-oxide ohmic contact to p-GaN and its application to high−brightness GaN-based light-emitting diodes. / Kow-Ming Chang, Jiunn-Yi Chu, Chao-Chen Cheng // Solid State Electron. – 2005. – V. 49. – P. 1381—1386.Kow-Ming Chang. Investigation of indium–tin-oxide ohmic contact to p-GaN and its application to high−brightness GaN-based light-emitting diodes. / Kow-Ming Chang, Jiunn-Yi Chu, Chao-Chen Cheng // Solid State Electron. – 2005. – V. 49. – P. 1381—1386.Kim, D. W. A study of transparent indium tin oxide (ITO) contact to p-GaN / D. W. Kim, Y. J. Sung, J. W. Park, G. Y. Yeom // Thin Solid Films. – 2001. – V. 398 – 399. – P. 87—92.Kim, D. W. A study of transparent indium tin oxide (ITO) contact to p-GaN / D. W. Kim, Y. J. Sung, J. W. Park, G. Y. Yeom // Thin Solid Films. – 2001. – V. 398 – 399. – P. 87—92.Hou Wenting. Evaluation of metal/indium-tin-oxide for transparent low-resistance contacts to p-type GaN / Wenting Hou, Ch. Stark, Shi You, Liang Zhao, Theeradetch Detchprohm, Ch. Wetzel. // Appl. Optics. – 2012. – V. 51, N 23. – P. 5596—5600.Hou Wenting. Evaluation of metal/indium-tin-oxide for transparent low-resistance contacts to p-type GaN / Wenting Hou, Ch. Stark, Shi You, Liang Zhao, Theeradetch Detchprohm, Ch. Wetzel. // Appl. Optics. – 2012. – V. 51, N 23. – P. 5596—5600.Куэй, Р. Электроника на основе нитрида галлия / Р. Куэй. – М. : Техносфера, 2011. – 587 с.Куэй, Р. Электроника на основе нитрида галлия / Р. Куэй. – М. : Техносфера, 2011. – 587 с.Morgan, D. V. Annealing effects on opto-electronic properties of sputtered and thermally evaporated indium-tin-oxide films / D. V. Morgan, Y. H. Aliyu. R. W. Bunco, A. Salehi // Thin Solid Films. – 1998. – V. 312. – P. 268—272.Morgan, D. V. Annealing effects on opto-electronic properties of sputtered and thermally evaporated indium-tin-oxide films / D. V. Morgan, Y. H. Aliyu. R. W. Bunco, A. Salehi // Thin Solid Films. – 1998. – V. 312. – P. 268—272.Habibi, M. H. The effect of annealing on structural, optical and electrical properties of nanostructured tin doped indium oxide thin films / M. H. Habibi, N. Talebian // Acta Chim. Slov. – 2005. – V. 52. – P. 53—59.Habibi, M. H. The effect of annealing on structural, optical and electrical properties of nanostructured tin doped indium oxide thin films / M. H. Habibi, N. Talebian // Acta Chim. Slov. – 2005. – V. 52. – P. 53—59.Neubert, T. Investigations on oxygen diffusion in annealing processes of non-stoichiometric amorphous indium tin oxide thin films / T. Neubert, F. Neumann, K. Schiffmann, P. Willich, A. Hangleiter // Thin Solid Films. – 2006. – V. 513. – P. 319—324.Neubert, T. Investigations on oxygen diffusion in annealing processes of non-stoichiometric amorphous indium tin oxide thin films / T. Neubert, F. Neumann, K. Schiffmann, P. Willich, A. Hangleiter // Thin Solid Films. – 2006. – V. 513. – P. 319—324.Paine, D. C. A study of low temperature crystallization of amorphous thin film indium—tin—oxide / D. C. Paine, T. Whitson, D. Janiac, R. Beresford, Cleva Ow Yang, B. Lewis // J. Appl. Phys. – 1999. – V. 85, N 12. – P. 8446—8450.Paine, D. C. A study of low temperature crystallization of amorphous thin film indium—tin—oxide / D. C. Paine, T. Whitson, D. Janiac, R. Beresford, Cleva Ow Yang, B. Lewis // J. Appl. Phys. – 1999. – V. 85, N 12. – P. 8446—8450.Zhu, F. Investigation of annealing effects on indium tin oxide thin films by electron energy loss spectroscopy / F. Zhu, C. H. A. Huan, K. Zhang, A. T. S. Wee // Thin Solid Films. – 2000. V. 359. – P. 244—250.Zhu, F. Investigation of annealing effects on indium tin oxide thin films by electron energy loss spectroscopy / F. Zhu, C. H. A. Huan, K. Zhang, A. T. S. Wee // Thin Solid Films. – 2000. V. 359. – P. 244—250.Neng Wan. Indium tin oxide thin films for silicon-based electroluminescence devices prepared by electron beam evaporation method / Neng Wan, Tao Wang, Hongcheng Sun, Guran Chen, Lei Geng, Xinhui Gan, Sihua Guo, Jun Xu, Ling Xu, Kunji Chen // J. Non – Crystalline Solids. – 2010. – V. 356. – P. 911—916.Neng Wan. Indium tin oxide thin films for silicon-based electroluminescence devices prepared by electron beam evaporation method / Neng Wan, Tao Wang, Hongcheng Sun, Guran Chen, Lei Geng, Xinhui Gan, Sihua Guo, Jun Xu, Ling Xu, Kunji Chen // J. Non – Crystalline Solids. – 2010. – V. 356. – P. 911—916.Sonia Alves Cardoso Diniz, A. The effects of various annealing regimes on the microstructure and physical properties of ITO (In2O3 : Sn) thin films deposited by electron beam evaporation for solar energy applications / A. Sonia Alves Cardoso Diniz // Renewable Energy. – 2011. – V. 36. – P. 1153—1165.Sonia Alves Cardoso Diniz, A. The effects of various annealing regimes on the microstructure and physical properties of ITO (In2O3 : Sn) thin films deposited by electron beam evaporation for solar energy applications / A. Sonia Alves Cardoso Diniz // Renewable Energy. – 2011. – V. 36. – P. 1153—1165.Belo, G. S. A simplified reactive thermal evaporation method for indium tin oxide electrodes / G. S. Belo, B. J. P. da Silva, E. A. de Vasconcelos, W. M. de Azevedo, E. F. da Silva Jr. // Appl. Surface Sci. – 2008. – V. 255. – P. 755—757.Belo, G. S. A simplified reactive thermal evaporation method for indium tin oxide electrodes / G. S. Belo, B. J. P. da Silva, E. A. de Vasconcelos, W. M. de Azevedo, E. F. da Silva Jr. // Appl. Surface Sci. – 2008. – V. 255. – P. 755—757.Raoufi, D. Multifractal analysis of ITO thin films prepared by electron beam deposition method / D. Raoufi, H. R. Fallah, A. Kiasatpour, A. S. H. Rozatian // Appl. Surface Sci. – 2008. – V. 254. – P. 2168—2173.Raoufi, D. Multifractal analysis of ITO thin films prepared by electron beam deposition method / D. Raoufi, H. R. Fallah, A. Kiasatpour, A. S. H. Rozatian // Appl. Surface Sci. – 2008. – V. 254. – P. 2168—2173.George, J. Electrical and optical properties of electron beam evaporated ITO thin films / J. George, C. S. Menon // Surface and Coatings Technol. – 2000. – V. 132. – P. 45—48.George, J. Electrical and optical properties of electron beam evaporated ITO thin films / J. George, C. S. Menon // Surface and Coatings Technol. – 2000. – V. 132. – P. 45—48.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.