Структурні, морфологічні та оптичні властивості тонких плівок ZnO, вирощених на підкладках Si за допомогою ультразвукового розпилювального піролізу
Анотація
На основі наукових джерел, що представляють сучасні технології виготовлення напівпровідникових приладів та методи вирощування, а також вплив зовнішніх факторів на зразки ZnO було оцінено за допомогою різних підходів. У цій роботі тонкі плівки ZnO були вирощені на підкладках Si за допомогою методу ультразвукового розпилення (USP). Було досліджено фізичні характеристики отриманих зразків, зокрема енергію оптичної забороненої зони та лазерну раманівську спектроскопію in situ. Основною метою цього дослідження був синтез тонких плівок ZnO з точною нанометричною товщиною на кремнієвих (Si) підкладках, а також дослідження впливу температури підкладки, складу прекурсора та швидкості випаровування. Використовуючи еліпсометрію, рентгенівську дифракцію та скануючу електронну мікроскопію (СЕМ), ми охарактеризували товщину плівки, структуру кристалічної решітки та морфологічну еволюцію під час процесу росту.
Завантаження
Посилання
Y.A. Odedunmoye, I.T. Bello, O.K. Adedokun, M.O. Awodele, and A.A. Awodugba, “Morphological and optical characteristics of ZnO and F: ZnO thin films by a sol-gel spin coating technique,” Asian Journal of Physics and Chemical Sciences, 6(2), 1-11 (2018). https://doi.org/10.9734/AJOPACS/2018/42421
Ü. Özgür, Ya.I. Alivov, C. Liu, A. Teke, M.A. Reshchikov, S. Doğan, V. Avrutin, et al. “A comprehensive review of ZnO materials and devices,” Journal of Applied Physics, 98(4), 041301 (2005). https://doi.org/10.1063/1.1992666
C. Klingshirn, Zinc Oxide: From Fundamental Properties Towards Novel Applications, (Springer Science & Business Media, 2012). https://doi.org/10.1007/978-3-642-10577-7
Z.L. Wang, “Zinc oxide nanostructures: Growth, properties and applications,” Journal of Physics: Condensed Matter, 16(25), R829 R858 (2004). https://doi.org/10.1088/0953-8984/16/25/R01
A.V. Babalola, V. Oluwasusi, V.A. Owoeye, J.O. Emegha, D.A. Pelemo, A.Y. Fasasi, and S. Yusuf, “Effect of tin concentrations on the elemental and optical properties of zinc oxide thin films,” Heliyon, 10(1), e23190 (2024). https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e23190
T.P. Rao, M.S. Kumar, S.A. Angayarkanni, and M. Ashok, “Effect of stress on optical band gap of ZnO thin films with substrate temperature by spray pyrolysis,” J. Alloys Compd. 485(1–2), 413–417 (2009). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2009.05.116
M.R. Wagner, G. Callsen, J.S. Reparaz, J.-H. Schulze, R. Kirste, M. Cobet, I.A. Ostapenko, et al. “Bound excitons in ZnO: Structural defect complexes versus shallow impurity centers,” Physical Review B, 84, 035313 (2011). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.035313
N.L. Tarwal, A.V. Rajgure, A.I. Inamdar, R.S. Devan, I.Y. Kim, S.S. Suryavanshi, and P.S. Patil, “Growth of multifunctional ZnO thin films by spray pyrolysis technique,” Sensor Actuator Phys. 199, 67–73 (2013). https://doi.org/10.1016/j. sna.2013.05.003
K.E. Knutsen, A. Galeckas, A. Zubiaga, F. Tuomisto, G.C. Farlow, B.G. Svensson, and A.Yu. Kuznetsov, “Zinc vacancy and oxygen interstitial in ZnO revealed by sequential annealing and electron irradiation,” Physical Review B, 86(12), 121203 (2012). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.86.121203
S.H. Ribut, C.A.C. Abdullah, and M.Z.M. Yusoff, “Investigations of structural and optical properties of zinc oxide thin films growth on various substrates,” Results Phys. 13, 102146 (2019). https://doi.org/10.1016/j.rinp.2019.02.082
A. Arslanov, Sh. Yuldashev, N. Botirova, R. Nusretov, J. Murodov, and J. Xudoyqulov, “Impact of Precursor Molar Concentration on the Structural and Optical Properties of ZnO Thin Films Synthesized by Ultrasonic Spray Pyrolysis,” Physical Science International Journal, 29(1), 29-35 (2025). https://doi.org/10.9734/psij/2025/v29i1871
D.C. Look, “Recent advances in ZnO materials and devices,” Materials Science and Engineering: B, 80(1-3), 383-387 (2001). https://doi.org/10.1016/s0921-5107(00)00604-8
C. Jagadish, and S.J. Pearton, Zinc Oxide Bulk, Thin Films and Nanostructures, (Elsevier, 2006). https://doi.org/10.1016/B978-0-08-044722-3.X5000-3
L. Znaidi, “Sol–gel deposition of ZnO thin films: A review,” Materials Science and Engineering: B, 174(1-3), 18-30 (2010). https://doi.org/10.1016/j.mseb.2010.07.001
D.K. Schroder, Semiconductor Material and Device Characterization, (John Wiley & Sons, 2006). https://doi.org/10.1002/0471749095
G.E. Jellison Jr, and L.A. Boatner, “Optical functions of ZnO determined by generalized ellipsometry,” Physical Review B, 58(7), 3581 (1998). https://doi.org/10.1103/physrevb.58.3586
H. Fujiwara, Spectroscopic Ellipsometry: Principles and Applications. (John Wiley & Sons, 2007). https://doi.org/10.1002/9780470060193
S. Roguai, and A. Djelloul, “Structural, microstructural, and optical properties of ZnO thin films prepared by spray pyrolysis,” Algerian Journal of Renewable Energy and Sustainable Development, 4(1), 94-100 (2022). https://doi.org/10.46657/ajresd.2022.4.1.9
A.Q. Soatov, and A.R. Turaev, “Pressure induced phase transitions and memristive behavior in Mn and Co doped ZnO oxide structures,” Scientific Reports of Bukhara State University, 12(129), 288-292 (2025).
V.K. Devanarayanan, S. Deepa, J. Jassi, and Arshad Salim, “Spray-pyrolysed tin doped zinc oxide thin films-analysis based on microstructural, optical and morphological characterizations,” Results in Surfaces and Interfaces, 20, 100624 (2025). https://doi.org/10.1016/j.rsurfi.2025.100624
T.P. Rao, and M.C. Santhoshkumar, “Effect of thickness on structural, optical and electrical properties of nanostructured ZnO thin films by spray pyrolysis,” Appl. Surf. Sci. 255(8), 4579–4584 (2009). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2008.11.079
J.X. Murodov, Sh.U. Yuldashev, A.O. Arslanov, N.U. Botirova, R.Sh. Sharipova, and J.Sh. Khudoykulov, “NDR in Co:SnO2 Memristors: Nanocluster Control for Enhanced Performance,” Crystal Growth & Design, 26(1), 317-321 (2026). https://pubs.acs.org/10.1021/acs.cgd.5c01258
F. Zahedi, R.S. Dariani, and S.M. Rozati, “Structural, optical and electrical properties of ZnO thin films prepared by spray pyrolysis: effect of precursor concentration,” Bull. Mater. Sci. 37(3), 433–439 (2014). https://doi.org/10.1007/s12034- 014-0696-8
J.X. Murodov, Sh.U. Yuldashev, A.O. Arslanov, N.U. Botirova, J.Sh. Xudoyqulov, R.Sh. Sharipova, R.A. Nusretov, et al., “Resistive Switching Behavior of SnO2/ZnO Heterojunction Thin Films for Non-Volatile Memory Applications,” East Eur. J. Phys. (3), 348−352 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-3-34
Авторське право (c) 2026 Азім К. Соатов, Абдумаджит Р. Тураєв, Aзамат О. Арслонов
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).
