Моделювання впливу Co-іонної імплантації на тонкі плівки ZnO, леговані Mg за допомогою Монте-Карло SRIM
Анотація
Поведінка взаємодії іонів Co з енергією 1,25 МеВ з мішенями ZnO (ZnO:Mg), легованими Si, ZnO та Mg, була систематично проаналізована за допомогою останніх симуляцій SRIM 2013. Результати показують, що атомні зміщення, утворення вакансій та втрати енергії значно залежать від складу та структурної щільності мішені. Результати показують, що найвища концентрація дефектів спостерігається в кристалічному Si через його нижчу порогову енергію зміщення та меншу атомну масу, що збільшує ймовірність зіткнень віддачі. З іншого боку, ZnO демонструє помірне утворення дефектів, оскільки його висока атомна щільність та енергія зв'язку ускладнюють упорядкування решітки. Крім того, присутність Mg у матриці ZnO дещо зменшує загальне пошкодження, що означає, що решітка є більш стабільною та стійкою до радіації. З цих результатів можна зробити висновок, що легування Mg дійсно покращує структурну стійкість ZnO до бомбардування високоенергетичними іонами Co і таким чином робить плівки ZnO:Mg більш придатними для радіаційно-стійких оптоелектронних та сенсорних застосувань.
Завантаження
Посилання
A. N. Zinoviev, and P. Yu. Babenko, “Nuclear stopping powers of hydrogen and helium isotopes in beryllium, carbon, and tungsten,” Technical Physics Letters, 46(18), 23–26 (2020). https://doi.org/10.1134/S106378502009031X
F. T. Yusupov, V. T. Mirzaev, T. I. Rakhmonov, O. R. Nurmatov, and D. Sh. Khidirov, “Enhanced optoelectronic properties of ZnO thin films through boron and fluorine co-doping,” Journal of Ovonic Research, 21, 285–296 (2025).
M. Mishra, V. P. Banga, M. Kumar, and M. Gupta, “Effect of aging on transmittance, and effect of annealing temperature on CO₂ sensing of ZnO thin film deposited by spin coating,” E-Prime – Advances in Electrical Engineering, Electronics and Energy, 7, 100405 (2024). https://doi.org/10.1016/j.prime.2023.100405
S. S. Zainabidinov, S. Kh. Yulchiev, A. Y. Boboev, B. D. Gulomov, and N. Y. Yunusaliyev, “Structural properties of Al-doped ZnO films,” East European Journal of Physics, (3), 282–286 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-3-28
Z. Mirzajonov, K. Sulaymonov, T. Rakhmonov, F. Yusupov, D. Khidirov, and J. Rakhimjonov, “Advancements in zinc oxide (ZnO) thin films for photonic and optoelectronic applications: A focus on doping and annealing processes,” E3S Web of Conferences, 549, 03013 (2024). https://doi.org/10.1051/e3sconf/202454903013
S. Z. Zainabidinov, A. Y. Boboev, and N. Y. Yunusaliev, “Effect of γ-irradiation on structure and electrophysical properties of S-doped ZnO films,” East European Journal of Physics, 2, 321–326 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-2-37
L. Gao and J.-M. Zhang, “Photoluminescence of diluted Mg-doped ZnO thin films and band-gap change mechanisms,” Acta Physica Sinica, 59(2), 1263–1268 (2010). https://doi.org/10.7498/aps.59.1263
N. R. Khalid, et al., “Mechanistic investigation of Mg²⁺-ion-induced ZnO nanorods for enhanced photocatalytic performance,” Applied Nanoscience, 11(6), 1917–1927 (2021). https://doi.org/10.1007/s13204-021-01891-8
A. Y. Boboev, N. Y. Yunusaliyev, G. G. Tojiboyev, O. Sh. Muminov, and S. R. Kadirov, “SRIM simulation of irradiation damage by protons in ZnO:S compound,” Journal of Ovonic Research, 21(6), 781–788 (2025). https://doi.org/10.15251/JOR.2025.216.781
A. Y. Boboev, Kh. A. Makhmudov, N. Y. Yunusaliyev, M. O. G‘ofurjonova, F. A. Abdulkhaev, and G. G. Tojiboyev, “Simulation of radiation-induced structural and optical modifications in ZnO:S/Si thin film structures,” East European Journal of Physics, 3, 382–389 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-2-36
M. Hoseini, S. Hamidi, et al., “The use of the SRIM code for calculating radiation damage induced by γ-rays,” Pramana – Journal of Physics, 98, 207 (2024). https://doi.org/10.1016/j.nimb.2017.08.036
A. Y. Boboev, Kh. A. Makhmudov, N. Y. Yunusaliyev, M. O. G‘ofurjonova, F. A. Abdulkhaev, and G. G. Tojiboyev, “Simulation of radiation-induced structural and optical modifications in ZnO:S/Si thin film structures,” East European Journal of Physics, (3), 382–389 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-3-39
A. Y. Boboev, B. M. Ergashev, N. Y. Yunusaliev, and M. M. Xotamov, “Study of the formation of low-dimensional defect states in single-crystal silicon with the participation of oxygen,” East European Journal of Physics, (2), 292–296 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-2-36
J. Gellanki, R. Kumari, R. Rani, H. Kumar Chourasiya, and S. Kumar, “In situ electrical characterization of the Au/n-Si Schottky barrier structure under 1.2 MeV Ar ion irradiation,” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 552, 165373 (2024). https://doi.org/10.1088/1361-6641/acb45e
Z. Ali, F. Liu, et al., “Advancements in primary radiation damage models and SRIM simulations: A review of radiation damage predictions,” Nuclear Engineering and Technology, 57, 103570 (2025). https://doi.org/10.1016/j.net.2025.103570
A. Jogi, A. Alanthattil, and B. V. Rajendra, “Modulation of optical and photoluminescence properties of ZnO thin films by Mg dopant,” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 34(7) (2023). https://doi.org/10.1007/s10854-023-09999-z
T. Ivanova, A. Harizanova, T. Koutzarova, B. Vertruyen, and R. Closset, “Deposition of sol-gel ZnO:Mg films and investigation of their structural and optical properties,” Materials, 15(24), 8883 (2022).
A. Y. Boboev, N. Y. Yunusaliev, Kh. A. Makhmudov, F. A. Abdulkhaev, G. G. Tojiboyev, and M. O. G‘ofurjonova, “Surface morphology and roughness of sulfur-doped ZnO thin films: analysis based on atomic force microscopy,” East European Journal of Physics, (3), 319–324 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-3-30
B. Patra, et al., “Significant transformation in the point defects evidenced via theoretical simulations supported by Raman and photoluminescence studies in vertically grown 1D ZnO nanorods triggered by titanium ion implantation,” Physica B: Condensed Matter, 672, 415016 (2024). https://doi.org/10.1016/j.physb.2024.415745
B. Oryema, I. G. Madiba, and C. B. Mtshali, “Atomistic simulation of primary radiation damage profiles in fluorine-doped tin oxide thin film target using SRIM code,” Nano-Horizons: Journal of Nanosciences and Nanotechnologies 3, 44–55 (2024). https://doi.org/10.25159/3005-2602/15610
J. Zhang, Y. Niu, et al., “An extension of first-principle combined Monte Carlo method to simulate secondary electron yield of anisotropic crystal Al₂O₃,” Journal of Applied Physics 135, 085102 (2024). https://doi.org/10.1063/5.0182083
A. N. Zinoviev, P. Yu. Babenko, et al., “Contribution of molecular orbital excitation to the electronic stopping cross section in slow collisions of atoms with solids,” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B, 558, 165217 (2024). https://doi.org/10.1016/j.nimb.2023.165219
A. T. Mamadalimov, M. Sh. Isaev, M. N. Mamatkulov, S. R. Kodirov, and J. T. Abdurazzakov, “Study of silicide formation in large diameter monocrystalline silicon,” East European Journal of Physics, (2), 366–370 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-2-45
Авторське право (c) 2026 Акрамжон Й. Бобоєв, Нурітдін Ю. Юнусалієв, Білоліддін М. Ергашев, Гайбулло Г. Тоджибоєв, Сардор Р. Кадіров, Мохірабону М. Араббоєва
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).
