Морфологические, оптические и фотолюминесцентные свойства тонких пленок ZnO на подложке Al2O3

Чумаков А. Н.; Мухуров Н. И.; Денисюк С. В.; Шевченок А. А.; Баран Л. В.; Райченок Т. Ф.; Босак Н. А.

Морфологические, оптические и фотолюминесцентные свойства тонких пленок ZnO на подложке Al2O3

Чумаков А. Н., Мухуров Н. И., Денисюк С. В., Шевченок А. А., Баран Л. В., Райченок Т. Ф., Босак Н. А.

2018

https://doi.org/10.29235/1561-2430-2018-54-3-341-352

Тонкие прозрачные проводящие пленки оксида цинка представляют интерес для применения в различных областях науки и техники, в том числе в антиобледенительных системах стекол в самолетах, в покрытиях, уменьшающих статический электрический заряд на панелях измерительных приборов, в электрических контактах к жидким кристаллам, электрохромных и электролюминесцентных индикаторах для дисплеев, разработках высокоэффективных солнечных элементов. Тонкие пленки оксида цинка на подложках из анодного оксида алюминия сформированы на пористой стороне и на барьерном слое γ-оксида алюминия при высокочастотном импульсно-периодическом лазерном осаждении в вакууме. Методом атомно-силовой микроскопии изучены морфологии полученных пленок и отмечены их различия в зависимости от стороны подложки. Экспериментально исследованы оптические свойства пленок в ближней ИК-области, а также особенности их фотолюминесцентных характеристик. Конструкции подложка Al2O3 – пленка ZnO в качестве чувствительного слоя могут быть применены для разработки сенсоров и тандемных солнечных элементов.

Чумаков А. Н., Мухуров Н. И., Денисюк С. В., Шевченок А. А., Баран Л. В., Райченок Т. Ф., Босак Н. А. Морфологические, оптические и фотолюминесцентные свойства тонких пленок ZnO на подложке Al2O3. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наук. 2018;54(3):341-352. https://doi.org/10.29235/1561-2430-2018-54-3-341-352

Цитирование

Список литературы

1. Yu, X. Metal oxides for optoelectronic applications / X. Yu, T. J. Marks, A. Facchetti // Nat. Materi. – 2016. – Vol. 15, № 4. – P. 383–396. https://doi.org/10.1038/nmat4599

2. Stadler, A. Transparent Conducting Oxides – An Up-To-Date Overview / A. Stadler // Materials. – 2012. – Vol. 5, № 12. – P. 661–683. https://doi.org/10.3390/ma5040661

3. Wager, J. F. Transparent electronics / J. F. Wagner, D. A. Keszler, R. E. Presley. – Springer Science + Business Media, LLC, 2008. – 217 p. https://doi.org/10.1007/978-0-387-72342-6

4. Thin film solar cells: fabrication, characterization, and application / eds. J. Poortmans and V. Arkhipov. – John Wiley and Sons Inc, 2006. – 504 p. https://doi.org/10.1002/0470091282

5. Wöll, C. The chemistry and physics of zinc oxide surfaces / C. Wöll // Prog. Surf. Sci. – 2007. – Vol. 82, № 2/3. – P. 55–120. https://doi.org/10.1016/j.progsurf.2006.12.002

6. Janotti, A. Fundamentals of zinc oxide as a Semiconductor / A. Janotti, C. Van de Walle // Rep. Prog. Phys. – 2009. – Vol. 72, № 12. – Р. 126501 (29 p). https://doi.org/10.1088/0034-4885/72/12/126501

7. A comprehensive review of ZnO materials and devices / Ü. Özgür [et al.] // J. Appl. Phys. – 2005. – Vol. 98, № 4. – P. 041301–041494. https://doi.org/10.1063/1.1992666

8. Ellmer, K. ZnO and Its Applications / K. Ellmer, A. Klein // Transparent Conductive Zinc Oxide. Basics and Applications in Thin Film Solar Cells. – Berlin: Springer-Verlag, 2008. – P. 1–33. https://doi.org/10.1007/978-3-540-73612-7_1

9. Djurišić, A. B. Review ZnO nanostructures for optoelectronics: Material properties and device applications / A. B. Djurišić, A. M. C. Ng, X. Y. Chen // Prog. Quant. Electron. – 2010. – Vol. 34, № 4. – P. 191–259. https://doi.org/10.1016/j.pquantelec.2010.04.001

10. Evolution of ZnO microstructures from hexagonal disk to prismoid, prism and pyramid and their crystal facet-dependent gas sensing properties / Nan Qin [et. al.] // CrystEngComm. – 2014. – Vol. 16, № 30. – P. 7062–7073. https://doi.org/10.1039/c4ce00637b

11. Electrical conductivity and optical properties of ZnO nanostructured thin film / M. Caglar [et. al.] // Appl. Surf. Sci. – 2009. – Vol. 255, № 8. – P. 4491–4496. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2008.11.055

12. Физика высокопроводящих прозрачных материалов на основе широкозонного оксида цинка / Г. В. Лашкарев [и др.] // Физика низких температур. – 2017. – Т. 43, № 4. – С. 643–648.

13. Cинтез и характеризация наноструктурированных слоев оксида цинка для сенсорики / Л. К. Крастева [и др.] // Физика и техника полупроводников. – 2013. – Т. 47, № 4. – С. 564–569.

14. Наноструктурированные материалы на основе оксида цинка для гетероструктурных солнечных элементов / А. А. Бобков [и др.] // Физика и техника полупроводников. – 2015. – Т. 49, № 10. – С. 1402–1406.

15. Синтез наноструктур на основе оксида цинка для создания гетероструктурных фотовольтаических элементов / Н. А. Лашкова [и др.] // Физика и техника полупроводников. – 2016. – Т. 50, № 9. – С. 1276–1282.

16. Crystallinity, Stoichiometry, and Luminescence of High Quality ZnO Nanoclusters / D. Tainoff [et al.] // J. Phys. Chem. C. – 2008. – Vol. 112, № 33. – P. 12623–12627. https://doi.org/10.1021/jp8006156

17. Ellmer, K. Transparent Conductive Zinc Oxide and Its Derivatives / K. Ellmer // Handbook of transparent conductors /eds.: D. S. Ginley, H. Hosono, D. C. Paine. – New York: Springer, 2010. – P. 193–263. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-1638-9_7

18. Лянгузов, Н. В. Синтез наноструктур на основе оксида цинка и их физические свойства: дис. ... канд. физ.-мат. наук / Н. В. Лянгузов. – Ростов н/Д, 2014. – 105 л.

19. Кашкул, И. Н. К. Технология и свойства пленок оксида цинка для тонкопленочных солнечных модулей: дис. ... канд. техн. наук / И. Н. К. Кашкул. – СПб., 2017. – 117 л.

20. Наноструктурированные материалы на основе оксида цинка для гетероструктурных солнечных элементов / А. А. Бобков [и др.] // Физика и техника полупроводников. – 2015. – Т. 49, вып. 10. – С. 1402–1406.

21. Крастева, Л. К. Синтез и характеризация наноструктурированных слоев оксида цинка для сенсорики / Л. К. Крастева [и др.] // Физика и техника полупроводников. – 2013. – Т. 47, вып. 4. – С. 564–569.

22. Воробьева, Н. А. Нанокристаллический ZnO(M) (M = Ga, In) для газовых сенсоров и прозрачных электродов: дис. ... канд. хим. наук / Н. А. Воробьева. – М., 2015. – 180 л.

23. The effect of indium doping on structural, electrical conductivity, photoconductivity and density of states properties of ZnO films / C. E. Benouis [et al.] // J. Alloys Compd. – 2010. – Vol. 490, № 1/2. – P. 62–67. doi.org/10.1016/j.jallcom.2009.10.098

24. Проводимость нанокристаллического ZnO(Ga) / Н. А. Воробьева [и др.] // Физика и техника полупроводников. – 2013. – Т.47, вып. 5. – С. 637–641.

25. Работкин, С. В. Нанесение прозрачных проводящих покрытий на основе оксида цинка методом магнетронного распыления: дис. ... канд. техн. наук / С. В. Работкин. – Томск, 2009. – 146 с.

26. Зима, В. Н. Cтруктура и морфология пленок оксида цинка, полученных реактивным магнетронным напылением / В. Н. Зима, А. Г. Козлов, Т. Н. Танская // Вестн. Ом. ун-та. – 2013. – № 2. – С. 75–79.

27. Перспективы импульсного электроосаждения иерархических наноструктур оксида цинка / Н. П. Клочко [и др.] // Физика и техника полупроводников. – 2013. – Т. 47, вып. 8. – С. 1129–1136.

28. Получение прозрачных проводящих нанокристаллических пленок оксида цинка методом импульсного лазерного осаждения / Д. Е. Вакулов [и др.] // Фундамент. исслед. – 2012. – № 11 (ч. 2). – С. 373–376.

29. Семикина, Т. В. Диодные структуры и электрические свойства пленок ZnO, полученных методом атомного послойного осаждения / Т. В. Семикина // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника. – 2016. – Вып. 51. – С. 150–157.

30. Чумаков, A. Н. Плазмообразование при высокочастотном импульсно-периодическом лазерном воздействии на металлы в воздухе при пониженном и атмосферном давлении / A. Н. Чумаков, В. Б. Aвраменко, Н. A. Босак // Журн. прикладной спектроскопии. – 2012. – Т. 79, № 2. − С. 279−287.

31. Структура и оптические свойства углеродных пленок, полученных при многоимпульсном лазерном осаждении / А. Н. Чумаков [и др.] // Журн. прикладной спектроскопии. – 2012. – Т. 79, № 4. − С. 681–685.

32. Оптические свойства лазерно-осаждаемых тонких пленок оксида цинка / А. Н. Чумаков [и др.] // Электроника-инфо. – 2016. – № 2. – С. 32–37.

33. Чумаков, А. Н. Приповерхностное плазмообразование в воздухе при двухимпульсном лазерном воздействии на двух длинах волн / А. Н. Чумаков, Н. А. Босак, А. В. Панина // Журн. прикладной спектроскопии. – 2017. – Т. 84, № 4. – С. 595–602.

34. Photoluminescent properties of nanoporous anodic alumina doped with manganese ions / I. V. Gasenkova [et. al.] // J. Lumin. – 2017. – Vol. 185. – P. 298–305. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2017.01.030

35. Оптические характеристики пористого оксида алюминия, модифицированного оксидом хрома / И. В. Гасенкова [и др.] // Пористые проницаемые материалы: технологии и изделия на их основе: материалы 6-го Междунар. симп., 19–20 окт. 2017 г., Минск, Беларусь. – Минск, 2017. – C. 298–304.

36. Ахроматические фазовые пластинки с переменной разностью фаз на основе нанопористого оксида алюминия / В. А. Длугунович [и др.] // Наноструктурные материалы-2016: Беларусь – Россия – Украина (Нано-2016): материалы V Междунар. науч. конф., 22–25 нояб. 2016 г., Минск, Беларусь. – Минск, 2016. – С. 472–475.

37. Пороговые детекторы ионизирующих и ультрафиолетовых излучений на основе наноструктурированных подложек из анодного оксида алюминия / М. В. Ясин [и др.]; под ред. Н. И. Мухурова. – Минск: Бестпринт, 2016. – 178 с.

38. Gasenkova, I. V. Photoluminescence properties of anodic alumina / I. V. Gasenkova, N. I. Mukhurov, S. P. Zhvavyi // Photoluminescence: Applications, Types and Efficacy / eds: Merle A. Case and Bradford C. Stout. – Publishers, Inc. 2012. – P. 195–225. – (Series: Physics Research and Technology Nova Science).

39. Gasenkova, I. V. Photoluminescence properties of anodic alumina for application in optical sensors using SERS / I. V. Gasenkova, N. I. Mukhurov, S. P. Zhvavyi // Optical Sensors 2011; and Photonic Crystal Fibers V: Proc. SPIE. – [S. l.], 2011. – Vol. 8073. – P. 807328 (10 p). https://doi.org/10.1117/12.886464

40. Mukhurov, N. I. Ordered Growth of Anodic Aluminum Oxide in Galvanostatic and Galvanostatic-Potentiostatic Mode / N. I. Mukhurov, I. V. Gasenkova, I. M. Andruhovich // J. Mater. Sci. Nanotechnol. – 2014. – Vol. 1, iss. 1. – P. 1–6. https://doi.org/10.15744/2348-9812.1.s110

Источник

Информация

Автор

Чумаков А. Н. Институт физики им. Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси
Мухуров Н. И. ГНПО «Оптика, оптоэлектроника и лазерная техника»
Денисюк С. В. ГНПО «Оптика, оптоэлектроника и лазерная техника»
Шевченок А. А. Белорусский государственный аграрный технический университет
Баран Л. В. Белорусский государственный университет
Райченок Т. Ф. Институт физики им. Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси
Босак Н. А. Институт физики им. Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси

Страницы

341-352

Год издания

2018

Ключевые слова

Коллекции

Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наук