Оптичні і електричні властивості тонких плівок графіту отриманих різними методами
Анотація
У роботі представлено результати досліджень структурних, оптичних і електричних властивостей тонких плівок графіту виготовлених двома методами: а саме безвакуумним методом «Олівець-на-напівпровіднику» та методом електронно-променевого випаровування. Виготовлені безвакуумним методом тонкі плівки графіту були відпалені при температурі 920К. Виміряні спектри пропускання досліджуваних графітових плівок при Т=300К та електричні властивості тонких цих плівок, визначено значення висоти бар’єрів Eb на границях зерен, для цього була використана температурна залежність електропровідності у діапазоні 300 К < T < 380 К побудована у координатах ln(σ·T1/2) = f(103/T). Встановлено, що висота бар’єра на границях зерен для нарисованих плівок графіту становить Eb =0,03еВ, для відпаленої Eb =0,01еВ та для тонких плівок графіту виготовлених електронно-променевим випаровуванням Eb=0,04еВ, тобто для відпаленої плівки висота бар`єру є найменшою. Показано, що плівки графіту отримані методом електронно-променевого випаровування володіють найвищим пропусканням (Т550 ≈ 60%), а пропускання нарисованих плівок є найменшим, відпал призводить до його зростання. Мінімальні значення пропускання при довжині хвилі λ=250нм обумовлені розсіюванням світла на дефектах, які утворюються на границях зерен. Встановлено, що відпалені плівки графіту володіють найкращою структурною досконалістю оскільки вони мають найменший питомий опір, в порівнянні з невідпаленими плівками та плівками отриманими електронно-променевим методом та володіють найменшою висотою бар’єра. Одночасне збільшення пропускання у всьому спектральному діапазон, підвищення питомої електричної провідності та пониження потенціального бар’єру на границях кристалітів відпаленої нарисованої плівки графіту чітко свідчить про упорядкування нарисованих пластівців графіту, перенесених на нову підкладку, що призвело до зменшення розсіювання світла та покращення умов струмопереносу між пластівцями графіту за рахунок більшої площі перекриття між ними.
Завантаження
Посилання
E. Rollings, G.-H. Gweon, S.Y. Zhou, B.S. Mun, J.L. McChesney, B.S. Hussain, A.V. Fedorov, P.N. First, W.A. de Heer, and A. Lanzara, J. Phys. Chem. Sol. 67, 2172 (2006), https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2006.05.010.
S. Tongay, T. Schumann, X. Miao, B.R. Appleton, and A.F. Hebard, Carbon, 49, 2033 (2011), https://doi.org/10.1016/j.carbon.2011.01.029.
V.V. Brus, and P.D. Maryanchuk, Carbon, 78, 613-616 (2014), https://doi.org/10.1016/j.carbon.2014.07.021.
M. Murakami, A. Tatami, and M. Tachibana, Carbon. 145, 23-30 (2019), https://doi.org/10.1016/j.carbon.2018.12.057.
Q. Zheng, P.V. Braun, and D. G. Cahill, Adv. Mater. Interfaces. 3, 1600234 (2016), https://doi.org/10.1002/admi.201600234.
V.V. Brus and P.D. Maryanchuk, Applied Physics Letters, 104, 173501 (2014), https://doi.org/10.1063/1.4872467.
M.M. Solovan, H.P. Parkhomenko, and P.D. Marianchuk, Journal of Physical Studies, 23, 4801 (2019), https://doi.org/10.30970/jps.23.4801.
S.M. Sze, and K. Kwok, Physics of Semiconductor Devices, (Wiley, New Jersey, 2007), pp. 832.
B.L. Sharma, and R.K. Purohit, Semiconductor hetero-junctions, (Pergamon, 1974).
A.C. Ferrari, and J. Robertson, Phys. Rev. B, 61, 14095 (2000), https://doi.org/10.1103/PhysRevB.61.14095.
É.A. Smorgonskaya, and V.I. Ivanov-Omskii, Semiconductors, 39, 934 (2005), https://doi.org/10.1134/1.2010688.
T. Kaplas, and P. Kuzhir, Nanoscale Res. Lett. 11, 54 (2016), https://doi.org/10.1186/s11671-016-1283-2.
V.V. Brus, M. Gluba, J. Rappich, F. Lang, P.D. Maryanchuk, and N.H. Nickel, ACS Applied Materials and Interfaces. 10, 4737 (2018), https://doi.org/10.1021/acsami.7b17491.
V.V. Brus, M. Ilashchuk, I. Orletskyi, M. Solovan, G. Parkhomenko, I.S. Babichuk, N. Schopp, G.O. Andrushchak, A. Ostovyi, and P. D Maryanchuk, Nanotechnology, 31, 505706 (2020) https://doi.org/10.1088/1361-6528/abb5d4.
G. Lormand, Journal de Physique Colloques, 43 (C6), C6-283 (1982), https://doi.org/10.1051/jphyscol:1982625.
A. Tschöpe, and R. Birringer, Journal of Electroceramics, 7, 169 (2001), https://doi.org/10.1023/A:1014483028210.
V.H. Nguyen, U. Gottlieb, A. Valla, D. Muñoz, D. Belleta, and D. Muñoz-Rojas, Mater. Horiz. 5, 715 (2018), https://doi.org/10.1039/C8MH00402A.
H.-S. Kim, S.D. Kang, Y. Tang, R. Hanus, and G.J. Snyder, Mater. Horiz. 3, 234 (2016), https://doi.org/10.1039/C5MH00299K.
C.H. Seager, and G.E. Pike, Appl. Phys. Lett. 40, 471 (1982).
P. Forsyth, R. King, G. Metcalfe, and B. Chalmers, Nature, 158, 875 (1946), https://doi.org/10.1038/158875a0.
Цитування
Investigation on Electrical Properties of Solid Polymer Sheets (HDPE AND LDPE) at Audio Frequency Range
(2021) East European Journal of Physics
Crossref
Авторське право (c) 2020 М.М. Солован, Г.М. Ямрозик, В.B Брус, П.Д. Мар’янчук
![Ліцезія Creative Commons](http://i.creativecommons.org/l/by/4.0/88x31.png)
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).