ИЗУЧЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТОНКИХ СЛОЕВ ОКСИДА ЦИНКА ZnO, ПОЛУЧЕННЫХ ЗОЛЬ-ГЕЛЬ МЕТОДОМ
Аннотация
В настоящее время актуальным направлением является поиск функциональных слоев для различных оптоэлектронных устройств. Перспективным кандидатом в качестве ос- новы для многих подобных структур является оксид цинка (ZnO), сочетающий в себе ряд уникальных оптических и фотоэлектрических свойств. Однако, характеристики тонких плёнок ZnO могут существенного различаться в зависимости от выбранного метода син- теза и конкретных условий получения. Одной из разновидностей золь-гель метода, подхо- дящей для синтеза плёнок нанометрового масштаба, является метод вертикального вы- тягивания. Поэтому, в этой работе представлены результаты синтеза тонких плёнок ZnO, полученных на стеклянных подложках методом вертикального вытягивания из золя оксида цинка. Методами спектральной эллипсометрии и спектральной фотометрии было изучено влияние скорости вытягивания на структурные и оптические свойства синтези- рованных плёнок ZnO. Методом спектральной эллипсометрии были установлено, что из- менение скорости вытягивания существенным образом влияет на толщину и пористость синтезированных слоев оксида цинка. Анализ полученной нами зависимости толщины плён- ки от скорости вытягивания показал, что в методе вертикального вытягивания рост ок- сида цинка на стеклянных подложках возможно реализовывать в двух режимах: в режиме капиллярных сил и в режиме высыхания. В то же время для синтезированных плёнок ZnO методом спектральной фотометрии были измерены спектры пропускания, анализ кото- рых показал влияние скорости вытягивания на положение края собственного поглощения. Было установлено, что основной причиной приводящей к изменению ширины запрещенной зоны в наноразмерных плёнках ZnO является квантовый размерный эффект
Список литературы
1. Lashkarev G.V., Karpina V.A., Lazorenko V.I., Evtushenko A.I., Shteplyuk I.I., Khranovskiy
V.D. Svoystva oksida tsinka pri nizkikh i srednikh temperaturakh [Properties of zinc oxide at
low and medium temperatures], Fizika nizkikh temperature [Physics of low temperatures],
2011, No. 37 (3), pp. 289-300.
2. Zhang X.M., Lu M.Y., Zhang Y., Chen L.J., Wang Z.L. Fabrication of a high-brightness bluelight-
emitting diode using a ZnO-nanowire array grown on p-GaN thin film, Adv. Mater.,
2009, Vol. 21, No. 27, pp. 2767-2770.
3. Tarasov A.P. i dr. Analiz lazernoy generatsii tetrapodov ZnO, poluchennykh metodom
karbotermicheskogo sinteza [Analysis of laser generation of ZnO tetrapods obtained by
carbothermic synthesis], Pis'ma v Zhurnal eksperimental'noy i teoreticheskoy fiziki [Letters to
the Journal of Experimental and Theoretical Physics. – 2019. – T. 110, №. 11. – S. 750-754.
4. Chumakov A.N., Mukhurov N I., Denisyuk S V., Shevchenok A.A., Baran L.V., Raychenok T.F.,
Bosak N.A. Morfologicheskie, opticheskie i fotolyuminestsentnye svoystva tonkikh plenok
ZnO na podlozhke Al2O3 [Analysis of laser generation of ZnO tetrapods obtained by
carbothermic synthesis], Izvestiya Natsional'noy akademii nauk Belarusi. Seriya fizikomatematicheskikh
nauk [Letters to the Journal of Experimental and Theoretical Physics], 2018,
Vol. 54, No. 3, pp. 91-95.
5. Tuzovskiy V.K., Gavrilov S.A., Terashkevich I.M. Solnechnye elementy s passiviruyushchim
sloem ZnO:Al, poluchennym metodom ALD [Solar cells with a ZnO:Al passivating layer obtained
by the ALD method], Neorganicheskie materialy [Inorganic materials], 2015, Vol. 51,
No. 11, pp. 1205-1205.
6. Lerer A.M., Timoshenko P.E., Chernikova T.Yu. Dispersionnye kharakteristiki opticheskikh
volnovodov na osnove ZnO- nanosterzhney [Dispersion characteristics of optical waveguides
based on ZnO-nanorods], Radiotekhnika i elektronika [Radio Engineering and Electronics],
2016, Vol. 61, No. 6, pp. 1-5.
7. Xue F. et al. Piezotronic effect on ZnO nanowire film based temperature sensor, ACS applied
materials & interfaces, 2014, Vol. 6, No. 8, pp. 5955-5961.
8. Soltabayev B., Mentbayeva A., Acar S. Enhanced gas sensing properties of in doped ZnO thin
films, Materials Today: Proceedings, 2022, Vol. 49, pp. 2495-2500.
9. Xu Z. et al. Photoconductive UV detectors based on ZnO films prepared by sol-gel method,
Journal of sol-gel science and technology, 2005, Vol. 36, No. 2, pp. 223-226.
10. Nikolaeva N.S., Ivanov V.V., Shubin A.A. Sintez vysokodispersnykh form oksida tsinka:
khimicheskoe osazhdenie i termoliz [Synthesis of highly dispersed forms of zinc oxide: chemical
precipitation and thermolysis], Zhurnal Sibirskogo federal'nogo universiteta. Khimiya
[Journal of the Siberian Federal University. Chemistry], 2010, Vol. 3, No. 2, pp. 153-173.
11. Temirov A.T., Shaikhov D.A., Magomedov M.A. Osnovnye metody polucheniya plenok ZnO
[Basic methods of obtaining ZnO films], Sistemnye tekhnologii [System technologies], 2018,
No. 3 (28), pp. 104-107.
12. Laurenti M., Cauda V. Porous zinc oxide thin films: Synthesis approaches and applications,
Coatings, 2018, Vol. 8, No. 2, pp. 67.
13. Ceratti D.R. et al. A new dip coating method to obtain large‐surface coatings with a minimum
of solution, Advanced Materials, 2015, Vol. 27, No. 34, pp. 4958-4962.
14. Malek M.F. et al. Influence of various sol concentrations on stress/strain and properties of ZnO
thin films synthesised by sol–gel technique, Thin Solid Films, 2013, Vol. 527, pp. 102-109.
15. Faustini M. et al. Preparation of sol-gel films by dip-coating in extreme conditions, The Journal
of Physical Chemistry C, 2010, Vol. 114, No. 17, pp. 7637-7645.
16. Ohyama M., Kouzuka H., Yoko T. Sol-gel preparation of ZnO films with extremely preferred orientation
along (002) plane from zinc acetate solution, Thin solid films, 1997, Vol. 306, No. 1, pp. 78-85.
17. Fujiwara H. Spectroscopic ellipsometry: principles and applications. John Wiley & Sons,
2007, 388 p.
18. Bouzouraa M.B. et al. Comparative study of ZnO optical dispersion laws, Superlattices and
Microstructures, 2017, Vol. 104, pp. 24-36.
19. Tang X., Yan X. Dip-coating for fibrous materials: mechanism, methods and applications,
Journal of Sol-Gel Science and Technology, 2017,Vol. 81, No. 2, pp. 378-404.
20. Shelemanov A.A. i dr. Vliyanie polivinilpirrolidona na strukturu i opticheskie svoystva
ZnO-MgO nanokompozitov, poluchennykh polimerno-solevym metodom [The effect of
polyvinylpyrrolidone on the structure and optical properties of ZnO-MgO nanocomposites obtained
by the polymer-salt method], Optika i spektroskopiya [Optics and spectroscopy], 2021,
Vol. 129, No. 9, pp. 1176-1181.
21. Vakalov D.S. i dr. Effekt razmernogo kvantovaniya v nanochastitsakh ZnO, poluchennykh
zol'-gel' metodom [The effect of dimensional quantization in ZnO nanoparticles obtained by
sol-gel method], Vestnik Severo-Kavkazskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta
[Bulletin of the North Caucasus State Technical University], 2012, No. 4, pp. 11-14.
22. Berger R. et al. Study on porosity in zinc oxide ultrathin films from three-step MLD Zn-hybrid
polymers, Materials, 2021, Vol. 14, No. 6, pp. 1418.
