Влияние кластеров с металлической проводимостью на электрические и оптические свойства аморфных пленок a-C‹N›

Abstract

Изучены электрические и оптические свойства пленок аморфного углерода a-C‹N›, полученных методом магнетронного распыления графита в атмосфере азота. Во всем исследуемом интервале температур Т = 77−300 K электропроводность пленок имеет зависимость σ(Т) вида lgσ ~ T⁻¹/², что характерно для сред с гранулированной структурой. Показано, что металлическая проводимость может возникать в подобных системах без введения примесей металла. На основе данных по измерению термоэдс, проводимости и оптического поглощения сделан вывод о том, что гранулированная структура пленок обусловлена наличием в углеродной графитоподобной матрице кластеров с металлической проводимостью нанометрового размера, образующихся на основе γ-углерода, концентрация которых экспоненциально увеличивается с ростом температуры осаждения пленок.

The electrical and optical properties of the amorphous a-C‹N› carbon films prepared by magnetron sputtering of graphite in nitrogen atmosphere have been investigated. The conductivity of these films is typical of granular structure media and has a functional dependence lgσ−T⁻¹/² in the temperature range T = 77−300 K. It has been shown that metallic conductivity may appear in these systems without doping of metallic impurities. On the basis of thermal electromotive force, conductivity and optical absorption measurements it has been concluded that film granular structure is caused by the existence of nanometer size clusters with metallic conductivity in carbon graphite-type matrix developed on γ-carbon base. The concentration of clusters exponentially is growing with temperature of film deposition.