Нанокристаллические пленки оксида церия для биолюминесцентных сенсорных систем

Abstract

Изучены свойства нанокристаллических пленок оксида церия, установлены основные закономерности их формирования в зависимости от технологических режимов вакуумного нанесения методом взрывного испарения и типа подложки с целью создания высокочувствительных фотоприемников. Морфология поверхности пленок СеОх исследовалась методом атомно-силовой микроскопии, а электронная структура пленок – методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. На фотоэлектронном спектре наблюдаются максимумы трёх- и четырёхвалентного Се. Показано, что наибольшей фоточувствительностью в спектральном диапазоне 380—450 нм обладают нанокристаллические пленки со структурой Si/SiO₂/CeOx, осажденные при температуре 200°С, и пленки со структурой Si/Si₃N₄/CeOx c температурами осаждения 200°С и 300°С. Минимальным ТКС в области рабочих температур обладают пленки, нанесенные на подложку из SiO₂ при температуре 200°С, – 0,36%/град.

Досліджено властивості нанокристалічних плівок оксиду церію, встановлено основні закономірності їхнього формування в залежності від технологічних режимів вакуумного нанесення методою вибухового випаровування і типу підложжя з метою створення високочутливих фотоприймачів. Морфологія поверхні плівок СеОх досліджувалася методою атомовосилової мікроскопії, а електронна структура плівок – методою Рентґенової фотоелектронної спектроскопії. На фотоелектронному спектрі спостерігаються максимуми три- та чотировалентного Се. Показано, що найбільшу фоточутливість у спектральному діяпазоні 380—450 нм мають нанокристалічні плівки зі структурою Sі/SіО₂/CeOx, осаджені за температури 200°С, та плівки зі структурою Sі/Sі₃N₄/CeOx з температурами осадження 200°С і 300°С. Мінімальний температурний коефіцієнт опору в області робочих температур спостерігався у плівок, нанесених на підложжя з SіО₂ за температури 200°С, – 0,36%/град.

For the purpose of creation of the high-sensitive photodetectors, the properties of nanocrystalline films of cerium oxide are studied, and the basic mechanism of their formation depending on the technological conditions of vacuum deposition by means of explosive evaporation and type of substrate are determined. Morphology of CeOх films surface is investigated using atomicforce microscopy technique, and electronic structure of films is studied with using the method of x-ray photoelectron spectroscopy. The x-ray diffraction peaks of Ce(III) and Ce(IV) are observed in photoelectronic spectrum. As shown, the films deposited on SiO₂ substrate at 200°C and the films deposited on Si₃N₄ substrate at 200°C and 300°C exhibit the most photosensitivity within the spectral range of 380—450 nm. Minimal temperature-resistance coefficient, 0.36%/deg, at operating temperature is revealed in the films deposited on SiO₂ substrate at 200°C.