Оптичні характеристики плівок ZnO вирощених золь-гель методом

Анотація

Актуальність. Оксид цинку(ZnO) є перспективним матеріалом для створення напівпровідникових джерел випромінювання та детекторів в області коротких хвиль оптичного діапазону. Плівки на основі ZnO розглядаються як можливі елементи приладів оптоелектроніки, за допомогою яких можна впливати на їх оптичні  властивості. Методи створення таких плівок є досить різноманітними,  проте  отримання якісних  та  маловартісних плівок ZnO залишається важливою науково-технічною задачею, що потребує розв’язку. Отже, проведення  досліджень в цьому напрямку та на їх основі вироблення рекомендацій по синтезу плівок ZnO є актуальним.          

Метою роботи є отримання плівок ZnO з використанням  золь-гель методу та оцінка їх фізичної структури  та оптичних  властивостей. Проведення оцінки впливу ультрафіолетового випромінювання на структуру та оптичні  характеристики отриманих плівок.   

Методи і методологія. Розглянуто  процес отримання плівок ZnO. Описано процес отримання  таких плівок з використанням  золь-гель методу. Проведено візуальний аналіз експериментально отриманих плівок.  Проведено експериментальне дослідження оптичних властивостей плівок ZnO. Зокрема аналізується вплив  ультрафіолетового випромінювання,  що  використовується  на етапі отримання плівок на  особливості  їх здатності до поглинання випромінювання в оптичному діапазоні.       

Результати. З використанням золь-гель методу експериментально отримано плівки ZnO.  Плівки ZnO формувалися на кварцевих підкладках. Показано, що в отриманих плівках, які було сформовано без впливу випромінювання, спостерігається утворення наночастинок ZnO. Використання  ультрафіолетового випромінювання на етапі кінцевої термічної обробки за  температури 480° С призводить до формування більш якісної плівки ZnO та зменшення розміру гранул.  Аналіз хімічного складу плівок з використанням рентгено-флуоресцентного аналізу показує наявність  цинку та  кисню в утворених плівках, а також  незначний вміст вуглецю, що пов'язано з використання у якості підкладок кварцу. Отримано залежності пропускної здатності плівок ZnO від довжини хвилі випромінювання, що падає  на плівку в діапазоні 200- 450 нм. Показано, що у плівках, які на етапі термічної обробки знаходилися  під дією ультрафіолетового випромінювання, спостерігається зміщення величини граничної довжини  хвилі, яка відповідає  краю поглинання, та, відповідно, зменшення ширини забороненої зони, яка  обчислюється  за результатами експерименту.     

Висновки. Отже, дія ультрафіолетового випромінювання на етапі  фінальної термічної обробки в плівках ZnO, які формуються за допомогою золь – гель методу, призводить до  покращення якості плівок  та до зміни їх оптичних   властивостей, зокрема  зменшення енергії, що відповідає порогу поглинання.