C - Chemistry – Metallurgy – 23 – C
Patent
C - Chemistry, Metallurgy
23
C
C23C 14/08 (2006.01) C03C 17/00 (2006.01) C03C 17/245 (2006.01) C03C 17/25 (2006.01) C23C 18/12 (2006.01) G02B 1/10 (2006.01) H01B 1/08 (2006.01) H01L 31/0224 (2006.01)
Patent
CA 2424919
Cobalt-nickel oxide films of nominal 100 nm thickness, and resistivity as low as 0.06 .OMEGA..cm have been deposited by spin-casting from both aqueous and organic precursor solutions followed by annealing at 450 ~C in air. Films deposited on sapphire substrates exhibit a refractive index of about 1.7 and are relatively transparent in the wavelength region from 0.6 to 10.0 µm. They are also magnetic. The electrical and spectroscopic properties of the oxides have been studied as a function of x = Co/(Co + Ni) ratio. An increase in film resistivity was found upon substitution of other cations (e.g., Zn2+, Al3+) for Ni in the spinel structure. However, some improvement in the mechanical properties of the films resulted. On the other hand, addition of small amounts of Li decreased the resistivity. A combination of XRD, XPS, UV/Vis and Raman spectroscopy indicated that NiCo2O4 is the primary conducting component and that the conductivity reaches a maximum at this stoichiometry. When x < 0.67, NiO forms leading to an increase in resistivity; when x > 0.67, the oxide was all spinel but the increased Co content lowered the conductivity. The influence of cation charge state and site occupancy in the spinel structure markedly affects calculated electron band structures and contributes to a reduction of p-type conductivity, the formation of polarons, and the reduction in population of mobile charge carriers that tend to limit transmission in the infrared.
Des films d'oxyde de cobalt-nickel d'une épaisseur nominale de 100 nm et d'une résistivité atteignant 0,06 .OMEGA..cm ont été déposés par moulage par centrifugation à partir de solutions de précurseur aussi bien aqueuses qu'organiques suivi d'un annelage à 450·C dans l'air. Les films déposés sur les substrats saphir font preuve d'un indice de réfraction d'environ 1,7 et sont relativement transparents dans la région des longueurs d'ondes allant de 0,6 à 10 µm. Ces films sont également magnétiques. On a étudié les propriétés électriques et spectroscopiques des oxydes en fonction du rapport x = Co/(Co + Ni). On a trouvé une augmentation de la résistivité du film au remplacement de Ni par d'autres cations tels que Zn?2+¿, Al?3+¿ dans la structure de spinelle. Toutefois, une certaine amélioration des propriétés mécaniques du film a été constatée. Par contre, l'addition de petites quantités de Li a fait diminuer la résistivité. En combinant les examens par diffraction des rayons X, spectroscopie photoélectronique des rayons X, spectroscopie aux UV visibles et spectroscopie Raman, on a constaté que le NiCo¿2?O¿4? est le composant conducteur primaire, et que la conductivité est à son maximum avec cette stoïchiométrie. Pour x < 0,67, le NiO se forme, ce qui aboutit à une augmentation de la résistivité. Pour x > 0,67, l'oxyde prenait la totalité de la spinelle, mais l'augmentation de la teneur en Co abaissait la conductivité. L'influence de l'état de charge cationique et de l'encombrement du site dans la structure de spinelle affecte de façon notable les structures de bandes d'électrons calculés et contribue à réduire la conductivité de type P, à la formation de polarons, et à réduire la population des vecteurs de charge mobile tendant à limiter la transmission dans l'infrarouge.
Exarhos Gregory J.
Sharma Shiv K.
Windisch Charles F. Jr.
Battelle Memorial Institute
Fetherstonhaugh & Co.
LandOfFree
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