Синтез наноструктурного матеріалу SnS/SnO для фотоелектричного застосування
Анотація
Основні моменти дослідження
- Успішно синтезовано наноструктурний матеріал SnS/SnO з використанням наступної техніки поглинання та реакції іонного шару (SILAR).
- У матеріалах було видно зернисті нанокристали, які були нерівномірно та хаотично розкидані по всій поверхні скла.
- Було виявлено, що зразок, оброблений при кімнатній температурі, мав найбільшу заборонену зону.
- Коефіцієнт пропускання у видимій частині спектру був стабільним, а SnS/SnO був максимальним в УФ-області
У цьому дослідженні метод SILAR використовувався для синтезу екологічно чистого матеріалу SnS/SnO для фотоелектричного застосування, де 0,1 М дигідрату хлориду олова (II) (SnCl2·2H2O) використовувалося для створення розчину катіонного прекурсора, а 0,01 М тіоацетамід (C2H5NS) використовували для створення розчину аніонного прекурсора. Рентгенівські дифрактограми матеріалу SnS/SnO, нанесеного на скляну підкладку при різних температурах осадження, зафіксували основний пік при 45oC при 2 тета 31,8997o, що відповідає гранецентрованій кубічній кристалічній структурі (FCC). На картині видно дифракційні піки в площинах 111, 200, 210, 211 і 300, які відповідають кутам 26,58°, 31,89°, 39,61°, 44,18° і 54,85° відповідно. Було виявлено, що розмір кристалітів/зерен і параметри решітки зменшуються з підвищенням температури матеріалу осадження. У матеріалах було видно зернисті нанокристали, які були нерівномірно та безладно розкидані по всій поверхні скла. Спектри поглинання демонструють, що коли світлове випромінювання проходило через плівки SnS/SnO, воно поглинало випромінювання, коли довжина хвилі зростала від УФ-області до ультрафіолетової області спектру. Було виявлено, що температура прекурсора впливає на поглинання матеріалу; у міру підвищення температури абсорбція зменшується, що робить SnS/SnO чудовим матеріалом для фотоелектричних систем. Коефіцієнт пропускання у видимій області спектру був стабільним, а SnS/SnO був максимальним в УФ-діапазоні, він зростав зі збільшенням довжини хвилі в БІЧ-діапазоні. Було виявлено, що зразок, оброблений при кімнатній температурі, мав найбільшу заборонену зону. SnS/SnO виявляє збільшення товщини від 114,42 до 116,54 нм, що призвело до зниження питомого опору осадженої плівки з 9,040×109 – 6,455×109 (Ω·см), тоді як провідність осадженого матеріалу зросла з 1,106×10-10 – 1,549×10‑10 (Ω·см)-1.
Завантаження
Посилання
B. Zhao, H. Zhuang, Y. Yang, Y. Wang, H. Tao, Z. Wang, and Y. Jiang, “Composition-dependent lithium storage performances of SnS/SnO2 heterostructures sandwiching between spherical graphene”, Electrochimica Acta, 300, 253-262 (2019). https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.01.116
Y. Akaltun, A. Astam, A. Cerhan and T. Çayir, “Effects of thicknes on electrical properties of SILAR deposited SnS thin films”, AIP Conference Proceedings, 1722, 220001 (2016). https://doi.org/10.1063/1.4944233
Z. Chen, D. Yin, and M. Zhang, “Sandwich‐like MoS2@ SnO2@ C with high capacity and stability for Sodium/Potassium ion batteries”, Small, 14, 1703818 (2018). https://doi.org/10.1002/smll.201703818
Y. Zheng, T. Zhou, C. Zhang, J. Mao, H. Liu, and Z. Guo, “Boosted charge transfer in SnS/SnO2 heterostructures: toward high rate capability for sodium‐ion batteries”, Angewandte Chemie, 128(10), 3469-3474 (2016). https://doi.org/10.1002/ange.201510978
X. Zhu, N.R. Monahan, Z. Gong, H. Zhu, K.W. Williams, and C.A. Nelson, “Charge transfer excitons at van der Waals interfaces”, Journal of the American Chemical Society, 137(26), 8313-8320 (2015). https://doi.org/10.1021/jacs.5b03141
P. Zubko, S. Gariglio, M. Gabay, P. Ghosez, and J.M. Triscone, “Interface physics in complex oxide heterostructures”, Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 2(1), 141-165 (2011). https://doi.org/10.1146/annurev-conmatphys-062910-140445
C. Huang, S. Wu, A.M. Sanchez, J.J. Peters, R. Beanland, J.S. Ross, P. Rivera, W. Yao, D.H. Cobden, and X. Xu, “Lateral heterojunctions within monolayer MoSe2–WSe2 semiconductors”, Nature materials, 13(12), 1096-1101 (2014). https://doi.org/10.1038/nmat4064
D.Y. Yu, P.V. Prikhodchenko, C.W. Mason, S.K. Batabyal, J. Gun, S. Sladkevich, A.G. Medvedev, and O. Lev, “High-capacity antimony sulphide nanoparticle-decorated graphene composite as anode for sodium-ion batteries”, Nature communications, 4(1), 1-7 (2013). https://doi.org/10.1038/ncomms3922
C. Bommier, and X. Ji, “Recent development on anodes for Na‐ion batteries”, Israel Journal of Chemistry, 55(5), 486-507 (2015). https://doi.org/10.1002/ijch.201400118
H. Bian, Z. Li, X. Xiao, P. Schmuki, J. Lu, and Y.Y. Li, “Tunable transformation between SnS and SnOx nanostructures via facile anodization and their photoelectrochemical and photocatalytic performance”, Solar RRL, 2(11), 1800161 (2018). https://doi.org/10.1002/solr.201800161
M. Sugiyama, Y. Murata, T. Shimizu, K. Ramya, C. Venkataiah, T. Sato, and K.R. Reddy, “Sulfurization growth of SnS thin films and experimental determination of valence band discontinuity for SnS-related solar cells”, Japanese Journal of Applied Physics, 50(5S2), 05FH03 (2011). https://doi.org/10.1143/JJAP.50.05FH03
A.Y. El-Etre, and S.M. Reda, “Characterization of nanocrystalline SnO2 thin film fabricated by electrodeposition method for dye-sensitized solar cell application”, Applied Surface Science, 256(22), 6601-6606 (2010). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.04.055
B. Yuliarto, N. Nugraha, B. Epindonta, R. Aditia, and M. Iqbal, “Synthesis of SnO2 Nanostructure Thin Film and its Prospective as Gas Sensors”, Advanced Materials Research, 789, 189–92 (2015). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.789.189
K. Jain, R.P. Pant, and S.T. Lakshmikumar, “Effect of Ni doping on thick film SnO2 gas sensor”, Sens. Actuators B, 113, 823 (2006). https://doi.org/10.1016/j.snb.2005.03.104
Li X., Gao C., Duan H., Lu B., Wang Y., Chen L., Zhang Z., Pan X. and L.E. Xie, “High‐performance photoelectrochemical ‐typeself powered UV photodetector using epitaxial TiO2/SnO2 branched heterojunction nanostructure”, Small, 9, 2005 (2013). https://doi.org/10.1002/smll.201202408
W. Tian, T. Zhai, C. Zhang, S.-L. Li, X. Wang, F. Liu, D. Liu, et al, “Low‐cost fully transparent ultraviolet photodetectors based on electrospun ZnO‐SnO2 heterojunction nanofibers”, Adv. Mater. 25, 4625–30 (2013). https://doi.org/10.1002/adma.201301828
Q. Jiang, X. Zhang, and J. You, “SnO2: a wonderful electron transport layer for perovskite Solar Cells”, Small, 14, 1801154 (2018). https://doi.org/10.1002/smll.201801154
Авторське право (c) 2023 Егвуньєнга Н. Джозефін, Окунзува С. Ікпонмвоса, Імособоме Л. Іхіоя
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).
