Поліпшення структурних та оптичних властивостей наноструктурні плівки MgO: SnO2
Анотація
У цьому дослідженні використовується метод хімічного осадження для дослідження структурних і оптичних властивостей наночастинок MgO:SnO2. Тонкі плівки були нанесені методом центрифугування на скляні підкладки. Рентгеноструктурний аналіз підтвердив кристалічну структуру отриманих тонких плівок з піками, що відповідають площинам (110), (101), (200), (211) і (220), з тетрагональною кристалічною структурою SnO2. Інфрачервона Фур’є спектрометрія (FTIR) і скануючий електронний мікроскоп (SEM), використовували для характеристики функціональних груп, форми та розмірів синтезованих наночастинок оксиду металу. Оптичні властивості плівок вивчали за допомогою спектроскопії UV-Vis. Енергія забороненої зони була оцінена в діапазоні (3,9-3,4 еВ). Також було визначено показник заломлення та коефіцієнт екстинкції плівок. Результати показали, що плівки мають хорошу прозорість у видимій області. У дослідженні зроблено висновок, що тонкі плівки MgO:SnO2, технікою покриття методом центрифугування, мають потенційне застосування в оптоелектроніці та у газових датчиках.
Завантаження
Посилання
J. Xiong, Y. Xue, Y.-D. Xia, F. Zhang, Y.-X. Zhang, L.-H. Li, X.-H. Zhao, and B.-W. Tao, “Fabrication of long-length ion beam-assisted deposited MgO templates for YBCO coated conductors,” Rare Met. 32, 574-578 (2013). https://doi.org/10.1007/s12598-013-0164-4
S. Stankic, M. Sterrer, P. Hofmann, J. Bernardi, O. Diwald, and E. Knozinger, “Novel optical surface properties of Ca2+-doped MgO nanocrystals,” Nano Lett. 5, 1889-1893 (2005). https://doi.org/10.1021/nl0511418
M.H. Al-Timimi, W.H. Albanda, and M.Z. Abdullah, “Influence of Thickness on Some Physical Characterization for Nanostructured MgO Thin Films,” East European Journal of Physics, (2), 173-181 (2023). https://periodicals.karazin.ua/eejp/article/view/21350
Y. Cai, D. Wu, X. Zhu, W. Wang, F. Tan, J. Chen, X. Qiao, and X. Qiu, “Sol-gel preparation of Ag-doped MgO nanoparticles with high efficiency for bacterial inactivation,” Ceram. Int. 43, 1066-1072 (2017). https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.10.041
M.Z. Abdullah, M.H. Al-Timimi, W.H. Albanda, M. Dumitru, A.E. Balan, Ceaus, et al., “Structural and Electrochemical Properties of P3-Na0.67Mn0.3Co0.7O2 Nanostructures Prepared by Citric-Urea Self-Combustion Route as Cathode for Sodium Ion Battery,” Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures, 14(4), 1179-1193 (2019). https://chalcogen.ro/1179_AbdullahMZ.pdf
A.M.E. Raj, L. Nehru, M. Jayachandran, and C. Sanjeeviraja, “Spray pyrolysis deposition and characterization of highly (100) oriented magnesium oxide thin films,” Crystal Research and Technology, J. Exp. Indust. Crystallogr. 42, 867-875 (2007). https://doi.org/10.1002/crat.200710918
J. Lee, T. Jeong, S. Yu, S. Jin, J. Heo, W. Yi, and J. Kim, “Secondary electron emission of MgO thin layers prepared by the spin coating method,” J. Vac. Sci. Technol. B: Microelectr. Nanometer Struct. Proc. Measure. Phenomena, 19, 1366-1369 (2001). https://doi.org/10.1116/1.1383079
I.M.I. Moustafa, and M.R. Abdelhamid, “Synthesis of MgO-ZrO2 mixed nanoparticles via diferent precursors: identifcation of their destructive action for organic pollutants,” J. Chem. Eng. Process. Technol. 9(1), 372 (2018). https://doi.org/10.4172/2157-7048.1000372
M. Kiaei, Y.R. Moghdam, B. Kord, and A. Samariha, “The effect of nano-MgO on the mechanical and fammability properties of hybrid nano composites from wood four-polyethylene,” Maderas. Ciencia y Tecnología, 19(4), 471-480 (2017). http://dx.doi.org/10.4067/S0718-221X2017005000701
H.M. Hussein, and M.H. Al-Timimi, “Preparation and Study Some Physical Properties of (CMC/PAA: MgO) Nano Composites,” Eurasian Journal of Physics, Chemistry and Mathematics, 8, 47-55 (2022). https://www.geniusjournals.org/index.php/ejpcm/article/view/1944
Abdullah, M. Z., Hasan, H. M., Al-Timimi, M. H., Albanda, W. H., Alhussainy, M. K., & Dumitru, M. “Preparation And Characterization Of Carbon Doped Lithium Iron Phosphate Composite As Cathode For Rechargable Battery” . Journal of Ovonic Research Vol, 15(3), 199-204 (2019). https://chalcogen.ro/199_AbdullahMZ.pdf
I.-C. Ho, Y. Xu, and J. D. Mackenzie, “Electrical and Optical Properties of MgO Thin Film Prepared by Sol-Gel Technique,” Journal of Sol-Gel Science and Technology, 9, 295-301 (1997). https://doi.org/10.1023/A:1018315529408
A.M.E. Raj, M. Jayachandran, and C. Sanjeevijaya, “Fabrication techniques and material properties of dielectric MgO thin films- A status review,” CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 2(2), 92-113 (2010). https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2010.02.003
A.D. Bhagwat, S.S. Sawant, B.G. Ankamwar, and C.M. Mahajan, “Synthesis of nanostructured tin oxide (SnO2) powders and thin flmsby sol-gel method,” J. Nano Electron. Phys. 7(4), 04037 (2015). https://jnep.sumdu.edu.ua/en/component/content/full_article/1658
A. Mariam, V.S. Vidhya, S. Sivaranjani, M. Bououdina, R. Perumalsamy, and M. Jayachandran, “Synthesis and characterizations of SnO2 nanoparticles,” J. Nanoelectron. Optoelectron. 8, 273-280 (2013). https://doi.org/10.1166/jno.2013.1471
S. Vishniakou, R. Chen, Y.G. Ro, C.J. Brennan, C. Levy, E.T. Yu, and S.A. Dayeh, “Improved performance of zinc oxide thin flm transistor pressure sensors and a demonstration of a commercial chip compatibility with the new force sensing technology,” Adv. Mater. Technol. 3(3), 1700279 (2018). https://doi.org/10.1002/admt.201700279
C.I. Priyadharsini, M. Sumathi, A. Prakasam, P.M. Anbarasan, R. Sathiyapriya, and V. Aroulmoji, “Effect of Mg doping on structural and optical properties of SnO2 nanoparticles by chemical co-precipitation method,” Int. J. Adv. Sci. Eng. 3, 428 434 (2017). https://doi.org/10.1016/j.phpro.2012.03.077
B. Bendahmane, M. Tomić, N.E.H. Touidjen, I. Gracia, S. Vallejos, and F. Mansour, “Influence of Mg doping levels on the sensing properties of SnO2 films,” Sensors, 20(7), 2158 (2020). https://doi.org/10.3390/s20072158
K. Sujatha, T. Seethalakshmi, and O.L. Shanmugasundaram, “Synthesis, characterization of nano tin oxide via co-precipitation method,” Nanotechnology Research and Practice, 11(3), 98-105 (2016). https://doi.org/10.13187/nrp.2016.11.98
T.S. Vijayakumar, S. Karthikeyeni, S. Vasanth, A. Ganesh, G. Bupesh, R. Ramesh, M. Manimegalai, and P. Subramanian, “Synthesis of silver-doped zinc oxide nanocomposite by pulse mode ultrasonication and its characterization studies,” J. Nanosci. 2013, Article ID 785064 (2013). https://doi.org/10.1155/2013/785064
P.S. Shajira, M.J. Bushiri, B.B. Nair, and V.G. Prabhu, “Energy band structure investigation of blue and green light emitting Mg doped SnO2 nanostructures synthesized by combustion method,” Journal of Luminescence, 145, 425-429 (2014). https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2013.07.073
S. Vadivel, and G. Rajarajan, “Effect of Mg doping on structural, optical and photocatalytic activity of SnO2 nanostructure thin films,” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 26, 3155-3162 (2015). https://doi.org/10.1007/s10854-015-2811-z
Md.M. Rashad, A. Ismail, I. Osama, I.A. Ibrahim, and A-H T. Kandil, “Photocatalytic decomposition of dyes using ZnO doped SnO2 nanoparticles prepared by solvothermal method,” Arab. J. Chem. 7, 71 77 (2014). https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2013.08.016
L.J.Q. Maia, C.R. Ferrari, V.R. Mastelaro, A.C. Hernandez, and A. Ibanez, “Raman and photoluminescence of Er3+-doped SnO2 obtained via the sol-gel technique from solutions with distinct pH,” Solid State Sci. 10, 1935 (2008).
Y.C. Liang, and Y. Chao, “Enhancement of acetone gas-sensing responses of tapered WO3 nanorods through sputtering coating with a thin SnO2 coverage layer,” Nanomaterials, 9(6), 864 (2019). https://doi.org/10.3390/nano9060864
Mohammed, A. A., Ahmed, A. R., & Al-Timimi, M. H. Structural, “ Optical and Thermal Properties of (PEG/PAA: MnO2) Nano Composites”. Technium BioChemMed, 3(2), 107-119(2022). https://doi.org/10.47577/biochemmed.v3i2.7116
W.A. Aelawi, S. Alptekin, and M.H. Al-Timimi, “Structural, optical, and electrical properties of nanocrystalline CdS1 x CuSx thin films,” Indian Journal of Physics, 1-8 (2023). https://doi.org/10.1007/s12648-023-02736-6
S. Balamurugan, J. Jainshaa, and S.A. Ashika, “Comparison of the synthesis of s, p, d, and f block simple oxides of MgO, SnO2, NiO, and CeO2 nanostructured materials,” Results in Chemistry, 5, 100864 (2023). https://doi.org/10.1016/j.rechem.2023.100864
A. Velmurugan, and A.R. Warrier, “Production of biodiesel from waste cooking oil using mesoporous MgO-SnO2 nanocomposite,” Journal of Engineering and Applied Science, 69(1), 92 (2022). https://doi.org/10.1186/s44147-022-00143-y
S. S. Mirtalebi, H. Almasi, & M. A. Khaledabad, “Physical, morphological, antimicrobial and release properties of novel MgO-bacterial cellulose nanohybrids prepared by in-situ and ex-situ methods,” International journal of biological macromolecules, 128, 848-857 (2019). https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.02.007
H.S. Al-Rikabi, M.H. Al-Timimi, and W.H. Albanda, “Morphological and optical properties of MgO1-xZnSx thin films,” Digest Journal of Nanomaterials & Biostructures (DJNB), 17(3), (2022). https://doi.org/10.15251/DJNB.2022.173.889
M.H. Saeed, M.H. Al-Timimi, and O.A.A. Hussein, “Structural, morphological and optical characterization of nanocrystalline WO3 thin films,” Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures, 16(2), 563-569 (2021). https://chalcogen.ro/563_SaeedMH.pdf
H. Si, C. Xu, Y. Ou, G. Zhang, W. Fan, Z. Xiong, A. Kausar, et al., “Dual-passivation of ionic defects for highly crystalline perovskite,” Nano Energy, 68, 104320 (2020). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104320
A.T. Abood, O.A.A. Hussein, M.H. Al-Timimi, M.Z. Abdullah, H.M.S. Al Aani, and W.H. Albanda, “Structural and optical properties of nanocrystalline SnO2 thin films growth by electron beam evaporation,” AIP Conference Proceedings, 2213(1), 020036 (2020). https://doi.org/10.1063/5.0000454
J. Dagar, S. Castro-Hermosa, G. Lucarelli, F. Cacialli, and T.M. Brown, “Highly efficient perovskite solar cells for light harvesting under indoor illumination via solution processed SnO2/MgO composite electron transport layers,” Nano Energy, 49, 290-299 (2018). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.04.027
M.H. Abdul-Allah, S.A. Salman, and W.H. Abbas, “Annealing effect on the structural and optical properties of (CuO)(Fe2O3) x thin films obtained by chemical spray pyrolysis,” Journal of Thi-Qar Science, 5(1), 91-96 (2014). https://www.iasj.net/iasj/pdf/a38620e9241bbe5a
A.J. Kadham, D. Hassan, N. Mohammad, and A.H. Ah-Yasari, “Fabrication of (polymer blend-magnesium oxide) nanoparticle and studying their optical properties for optoelectronic applications,” Bulletin of Electrical Engineering and Informatics, 7(1), 28-34 (2018). https://beei.org/index.php/EEI/article/view/839/518
X. Wu, C. Zhou, W.R. Huang, F. Ahr, and F.X. Kärtner, “Temperature dependent refractive index and absorption coefficient of congruent lithium niobate crystals in the terahertz range,” Optics express, 23(23), 29729-29737 (2015). https://doi.org/10.1364/OE.23.029729
M.H. Abdullal, R.A. Jaseen, and A.H. Resan, “Annealing effect on the optical energy gap of (CdTe) thin films,” J. Pure Sciences, 7(3), 205-213 (2011). https://www.iasj.net/iasj/pdf/ccf116d82c221e01
J. Al-Zanganawee, M. Al-Timimi, A. Pantazi, O. Brincoveanu, C. Moise, R. Mesterca, ... & Enachescu, M. “Morphological and optical properties of functionalized SWCNTs: P3OT nanocomposite thin films, prepared by spincoating,” Journal of Ovonic Research, 12(4), 201-207 (2016). https://www.chalcogen.ro/201_AlzanganaweeJ.pdf
A. Manikandan, L.J. Kennedy, M. Bououdina, and J.J. Vijaya, “Synthesis, optical and magnetic properties of pure and Co-doped ZnFe2O4 nanoparticles by microwave combustion method,” Journal of magnetism and magnetic materials, 349, 249-258 (2014). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2013.09.013
J.M. Rondinelli, and N.A. Spaldin, “Structure and properties of functional oxide thin films: insights from electronic‐structure calculations,” Advanced materials, 23(30), 3363-3381 (2011). https://doi.org/10.1002/adma.201101152
S.S.H. Al-Mgrs, M.H. Al-Timimi, M.Z. Abdullah, and W.H. Al-Banda, “Structural and optical characterizations of synthesized CMC/PVP-SnO2 nano composites,” AIP Conference Proceedings, 2475(1), 090018 (2023). https://doi.org/10.1063/5.0102768
A.J. Mawat, M.H. Al-Timimi, W.H. Albanda, AND M.Z. Abdullah, “Morphological and optical properties of Mg1-xCdSx nanostructured thin films,” AIP Conference Proceedings, 2475(1), 090019 (2023). https://doi.org/10.1063/5.0103955
Q.M. Jebur, A. Hashim, and M.A. Habeeb, “Structural, electrical and optical properties for (polyvinyl alcohol–polyethylene oxide–magnesium oxide) nanocomposites for optoelectronics applications,” Transactions on Electrical and Electronic Materials, 20(4), 334-343 (2019). https://doi.org/10.1007/s42341-019-00121-x
Авторське право (c) 2023 Р.Х. Аюб, М.Х. Аль-Тімімі, М.З. Абдулла
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).
