Структурні, електричні та оптичні властивості тонких плівок CuO отриманих методом реактивного магнетронного розпилення

  • Сергій Курищук Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Чернівці, Україна
  • Тарас Ковалюк Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Чернівці, Україна; Празьий Карлов університет Праги, факультет математики та фізики, Прага, Чехія https://orcid.org/0000-0002-7712-6758
  • Григорій Пархоменко Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Чернівці, Україна https://orcid.org/0000-0001-5358-1505
  • Михайло Солован Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Чернівці, Україна https://orcid.org/0000-0002-1077-5702
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2021-4-08
Ключові слова: тонка плівка, CuO, оптичні властивості, енергія активації

Анотація

Виготовлено тонкі плівки CuO методом реактивного магнетронного розпилення при постійному струмі в універсальній вакуумній установці Leybold-Heraeus L560 на скляні підкладки, температура яких складала 300 К та 523 К. Досліджено структурні, електричні та оптичні властивості для отриманих зразків тонких плівок CuO, а саме було визначено: елементний склад, представлено розподіл елементів на поверхні, які входять до складу даних плівок, розмір зерен, енергію активації, оптичну ширину забороненої зони, показник заломлення, проведений аналіз кривих спектрів пропускання і відбивання  для плівок СuO, нанесених на скляні підкладки. Елементний склад тонких плівок  та морфологію поверхні отримано за допомогою скануючого електронного мікроскопа (MIRA3 FEG, Tescan) оснащеного детектором відбитих електронів (BSE) і енергодисперсним рентгенівським детектором (EDX). Встановлено, що розмір зерен для плівок отриманих при нижчій температурі підкладки D становить ~ 16 нм, а для плівок отриманих при вищій температурі – D ~ 26 нм. На дифрактограмах тонких плівок CuO спостерігається більша інтенсивність піків для тонких плівок отриманих при вищих температурах підкладки CuO №2, що може бути зумовлено кращою структурною досконалістю тонких плівок та більшим розміром зерен. З дослідження електричних властивостей, встановлено, що температурні залежності електричного опору для тонких плівок CuO мають напівпровідниковий характер, тобто опір зменшується при збільшенні Т. Чотирьохзондовим методом виміряно величини поверхневого опору плівок: зразок №1 - ρ = 18,69 кОм/¨, зразок № 2 –‑ ρ = 5,96 кОм/¨. На основі незалежних вимірювань коефіцієнтів відбивання і пропускання визначили оптичну ширину забороненої зони (Egop) для двох зразків екстраполяцією прямолінійної ділянки кривої (αhν)2 = f (hv) на вісь hv. Для зразка CuO №1 Egop = 1,62 еВ; для зразка CuO №2 Egop = 1,65 еВ. Для тонких плівок CuO №2 також використовували конвертний метод для визначення основних оптичних коефіцієнтів Egop = 1,72 еВ, отримані значення Egop  визначені двома методами добре корелюють між собою.

Завантаження

Посилання

K. Deepthi Jayan, and V. Sebastian, International Journal of Energy Research. 45(11), 16618 (2021), https://doi.org/10.1002/er.6909

Y. Su, T. Liu, P. Zhang, and P. Zheng, Thin Solid Films. 690, 137522 (2019), https://doi.org/10.1016/j.tsf.2019.137522

F. Wu, B.J. Harper, L.E. Crandon, and S.L. Harper, Environmental Science: Nano. 7(1), 105 (2020), https://doi.org/10.1039/C9EN01026B

A. Nigussie, H.C. Ananda Murthy, and A. Bedassa, Research Journal of Chemistry and Environment. 25(6), 202 (2021), http://dx.doi.org/10.13005/msri/150311

M.A. Kamyabi, N. Hajari, and M. Moharramnezhad, Chemical Papers. 75, 5387 (2021), https://doi.org/10.1007/s11696-021-01584-0

W. Shockley and H. J. Queisser, Journal of Applied Physics, 32, 510 (1961), https://doi.org/10.1063/1.1736034

M.M. Solovan, V.V. Brus, A.I. Mostovyi, P.D. Maryanchuk, E. Tresso, and N.M. Gavaleshko, Physica Status Solidi - Rapid Research Letters. 10(4), 346 (2016), https://doi.org/10.1002/pssr.201600010

M.M. Solovan, V.V. Brus, , P.D. Maryanchuk, M. I. Ilashchuk, S. L. Abashin, and Z. D. Kovalyuk, Semiconductor Science and Technology. 30(7) (2015), https://doi.org/10.1088/0268-1242/30/7/075006

I.G. Orletskii, P.D. Maryanchuk, E.V. Maistruk, M.N. Solovan, D.P. Koziarskyi, and V.V. Brus, Inorganic Materials. 52(8), 851 (2016), https://doi.org/10.1134/S0020168516080148

I.G. Orletskii, P.D. Maryanchuk, E.V. Maistruk, M.N. Solovan, and V.V. Brus, Physics of the Solid State. 58(1), 37 (2016), https://doi.org/10.1134/S1063783416010224

R. Özmenteş, C. Temirci, A. Özkartal, K. Ejderha, and N. Yildirim, Materials Science-Poland. 36(4), 668 (2018), https://doi.org/10.2478/msp-2018-0092

W. Zheng, Y. Chen, X. Peng, K. Zhong, Y. Lin, and Z. Huang, Materials. 10(7), 1253 (2018), https://doi.org/10.3390/ma11071253

S. Dolai, R. Dey, S. Das, S. Hussain, R. Bhar, and A. K. Pal, Journal of Alloys and Compounds. 724, 456 (2017), https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.07.061

N. Sangwaranatee, C. Chananonnawathorn, and M. Horprathum, Materials Today: Proceedings. 5(6), 13896 (2018), https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.02.036

A. Moumen, B. Hartiti, P. Thevenin, and M. Siadat, Optical and Quantum Electronics. 49(2), 70 (2017), https://doi.org/10.1007/s11082-017-0910-1

D.S. Murali, S. Kumar, R.J. Choudhary, A.D. Wadikar, M.K. Jain, and A. Subrahmanyam, AIP advances. 5(4), 047143 (2015), https://doi.org/10.1063/1.4919323

I.G. Orletskii, P.D. Mar’yanchuk, M.N. Solovan, E.V. Maistruk, and D.P. Kozyarskii, Technical Physics Letters. 42(3), 291 (2016), https://doi.org/10.1134/S1063785016030263

A.E. Lapshin, V.V. Karzin, V.I. Shapovalov, and P.B. Baikov, Glass Physics and Chemistry. 42(1), 116 (2016), https://doi.org/10.1134/S1087659616010065

M.N. Solovan, P.D. Maryanchuk, V.V. Brus and O.A.Parfenyuk, Inorganic Materials. 48(10), 1026 – 1032, (2012), https://doi.org/10.1134/S0020168512100123

E.A. Saied, M.M. Ismahil, and Y.M. Hassan, Arabian Journal for Science and Engineering. 45(6), 4921 (2020), https://doi.org/10.1007/s13369-020-04367-z

P. Dutta, R. Mandal, S. Bhattacharyya, R. Dey, and R.S. Dhar, Microsystem Technologies. 27(9), 3475 (2021), https://doi.org/10.1007/s00542-020-05145-5

V.V. Brus, L.J. Pidkamin, S.L. Abashin, Z.D. Kovalyuk, P.D. Maryanchuk, and O.M. Chugai, Optical Materials. 34(11), 1940 (2012), https://doi.org/10.1016/j.optmat.2012.06.007

Опубліковано
2021-12-10
Цитовано
Як цитувати
Курищук, С., Ковалюк, Т., Пархоменко, Г., & Солован, М. (2021). Структурні, електричні та оптичні властивості тонких плівок CuO отриманих методом реактивного магнетронного розпилення. Східно-європейський фізичний журнал, (4), 76-85. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2021-4-08
Номер
№ 4 (2021): Східно-європейський фізичний журнал
Розділ
Статті

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).