Рентегноструктурні та фотоелектричні властивості SnO2, ZnO, та Zn2SnO4 металооксидних плівок
Анотація
Визначено умови та параметри синтезу плівок оксидів металів (ZnO, SnO2, Zn2SnO4) методом розпилювального піролізу. Плівки синтезовано з водних розчинів; основні відмінності методів полягали в складі прекурсорів, режимах і часу осадження. Кристалічна структура плівки Zn2SnO4 відповідає кубічній ґратці, що належить до просторової групи Fd3m з розміром блоків 53 нм і параметрами ґратки a = 6,238 Å. Плівки нанокристалітів SnO2 і ZnO розміром 28 і 31 нм, когерентно розташовані з ґратками в об’ємі тонких плівок Zn2SnO4, можуть проявляти квантово-розмірні ефекти, що становить інтерес для сучасних нанотехнологій. Кристали отриманих плівок SnO2 мають тетрагональну ґратку Браве з просторовою групою P4 2/mnm з параметрами ґратки a = b = 4,836 Å та c = 3,245 Å, розмір субкристалів плівки SnO2 становить 61 нм. Отримані плівки ZnO належать до просторової групи C6/mmc, а кристалічна решітка має гексагональну сингонію зі структурою вюрциту з параметрами a = b = 0,3265 нм і c = 0,5212 нм. Встановлено, що на поверхні вирощеної тонкої плівки виникають горбки оксиду цинку з розмірами LZnO ≈ 84 нм, які впливають на унікальні властивості зразків. Показано, що отримані тонкі плівки Zn2SnO4, SnO2 і ZnO можуть бути використані в широкому діапазоні застосувань від чутливих сенсорних елементів до покриттів в прозорій електроніці з точки зору їх оптичних параметрів.
Завантаження
Посилання
A. Pérez-Tomás, A. Mingorance, D. Tanenbaum, and M. Lira-Cantu, “Metal oxides in photovoltaics: all-oxide, ferroic, and perovskite solar cells,” The Future of Semiconductor Oxides in Next-Generation Solar Cells, 8(1), 267-356 (2018). https://doi.org/10.1016/B978-0-12-811165-9.00008-9
S.Z. Zainabidinov, S.I. Rembeza, E.S. Rembeza, and Sh.Kh. Yulchiev, “Prospects for the Use of Metal-Oxide Semiconductors in Energy Converters,” Applied Solar Energy, 55(1), 5–7 (2019). https://doi.org/10.3103/S0003701X19010146
H. Hosono, “Ionic amorphous oxide semiconductors: Material design, carrier transport, and device application,” Journal of Non-Crystalline Solids, 352(1), 851-858 (2006). https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2006.01.073
M Batzill, and U. Diebold, “The surface and materials science of tin oxide,” Progress in Surface Science, 79, 47–154 (2005). https://doi.org/10.1016/j.progsurf.2005.09.002
O. Ishchenko, V. Roge, G. Lamblin, D. Lenoble, and I. Fechete, “TiO2, ZnO, and SnO2-based metal oxides for photocatalytic applications: principles and development,” Comptes Rendus Chimie, 24,103-124 (2021). https://doi.org/10.5802/crchim.64
B. Stjerna, and C. Granqvist, “Optical and electrical properties of SnOx thin films made by reactive R.F. magnetron sputtering,” Thin Solid Films, 193, 704-711 (1990). https://doi.org/10.1016/0040-6090(90)90222-Y
X. Wen, Q. Zhang, and Z. Shao, “Magnetron Sputtering for ZnO: Scintillation film production and its application research status in nuclear detection,” Crystals, 9(5), 263 (2019). https://doi.org/10.3390/cryst9050263
R. Kumar, M. Sekhar, Raghvendra, R. Laha, and S. Pandey, “Comparative studies of ZnO thin films grown by electron beam evaporation, pulsed laser and RF sputtering technique for optoelectronics applications,” Applied Physics, 126, 859 (2020). https://doi.org/10.1007/s00339-020-04046-8
M. Chitra, “ZnO/SnO2/Zn2SnO4 nanocomposite: preparation and characterization for gas sensing applications,” Nanosystems: physics, chemistry, mathematics, 7(4), 707-710 (2016). http://dx.doi.org/10.17586/2220-8054-2016-7-4-707-710
S.Z. Zainabidinov, A.Y. Boboev, Kh.A. Makhmudov, and V.A. Abduazimov, “Photoelectric Properties of n-ZnO/p-Si Heterostructures. X,” Applied Solar Energy, 57(6), 475-479 (2021). https://doi.org/10.3103/S0003701X21060177
S. Zainabidinov, Sh. Utamuradova, and A. Boboev, “Structural Peculiarities of the (ZnSe)1-x-y(Ge2)x(GaAs1–δBiδ)y Solid Solution with Various Nanoinclusions,” Journal of Surface Investigation X-ray Synchrotron and Neutron Techniques, 16(6), 1130-1134 (2022). https://doi.org/10.1134/S1027451022060593
S. Zaynabidinov, Sh. Yuldashev, A. Boboev, and N. Yunusaliyev, “X-ray diffraction and electron microscopic studies of the ZnO(S) metal oxide films obtained by the ultrasonic spray pyrolysis method,” Herald of the Bauman Moscow State Technical University, Series Natural Sciences, 1(112), 78-92 (2024). https://doi.org/10.18698/1812-3368-2024-1-78-92
D. Elmurotova, N. Nishonova, F. Kuluyeva, and T. Muxtarova, Photoconductivity of gamma-irradiated Znse (Te)/ZnO:O and ZnSe(Te)/ZnO:O,Zn nanogeterojuctions. E3S Web of Conferences 383, 04051 (2023). https://doi.org/10.1051/e3sconf/202338304051
Sh. Shahzad, S. Javed, and M. Usman, “A Review on Synthesis and Optoelectronic Applications of Nanostructured ZnO” Front. Mater, 8, 613825 (2021) | https://doi.org/10.3389/fmats.2021.613825
Sh. Matussin, A. Rahman, and M. Khan, “REVIEW article: Role of Anions in the Synthesis and Crystal Growth of Selected Semiconductors,” Front. Chem. 10, 881518 (2022). https://doi.org/10.3389/fchem.2022.8815
N. Kamarulzaman, M.F. Kasim, and R. Rusdi, “Band Gap Narrowing and Widening of ZnO Nanostructures and Doped Materials,” Nanoscale Res. Lett. 10, 346 (2015). https://doi.org/10.1186/s11671-015-1034-9
O. Mounkachi, E. Salmani, M. Lakhal, H. Ez-Zahraouy, M. Hamedoun, M. Benaissa, A. Kara, et al., “Band-gap engineering of SnO2,” Solar Energy Materials and Solar Cells, 148, 34-38 (2016). https://doi.org/10.1016/j.solmat.2015.09.062
T. Mabate, N. Maqunga, S. Ntshibongo, M. Maumela, and N. Bingwa, “Metal oxides and their roles in heterogeneous catalysis: special emphasis on synthesis protocols, intrinsic properties, and their infuence in transfer hydrogenation reactions,” SN Applied Sciences, 5(196), 1-25 (2023). https://doi.org/10.1007/s42452-023-05416-6
Авторське право (c) 2024 Хотамджон Дж. Мансуров, Акрамжон Ю. Бобоєв, Джахонгір А. Урінбоєв
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
