А.Х. Абдуев1, А.Ш. Асваров2, А.К. Ахмедов3, С.В. Агасиева4, В.В. Беляев5, Д.В. Генералов6, Д.В. Николаева7, В.В. Саенко8, Е.А. Сметанин9, А.В. Королёва10, В.В. Фёдорова11
1, 4, 5–10, 11 Российский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы (Москва, Россия)
1, 5 Государственный университет просвещения (Москва, Россия)
2, 3 Институт физики, Дагестанский федеральный исследовательский центр РАН (г. Махачкала, Россия)
1 abduev_akh@rudn.university, 2 abil-as@list.ru, 3 cht-if-ran@mail.ru, 4 agasieva-sv@rudn.ru, 5 belyaev-vv@rudn.ru, 6 1042200024@rudn.ru, 7 1042200022@rudn.ru, 8 vvsaenko@mail.ru, 9 tujh98@mail.ru, 10 1032201522@rudn.ru
Постановка проблемы. Нестехиометричные фазы ZnO1-x с дефицитом кислорода на межзеренных границах (МЗГ) в поликристаллических слоях ZnO являются типичным нарушенным слоем, формируемым в процессе синтеза или последующего хранения. При этом процессы адсорбции-десорбции газов – базовое явление, используемое для анализа газового состава. Слои МЗГ играют также важную роль в создании прозрачных электродов для устройств прозрачной электроники и оптоэлектроники. Это делает актуальным изучение и обобщение данных исследования нестехиометричных структур в различных приложениях.
Цель. Выполнить исследования по анализу процессов формирования нестехиометричных поверхностных фаз ZnO1–x в газовых датчиках, прозрачных электродах керамических мишенях для магнетронного распыления, в светоизлучающих структурах. Исследования направлены на поиск путей управления и на оптимизацию параметров нестехиометричных фаз ZnO1–x.
Результаты. Изучены особенности структуры, электрические, оптические, излучательные свойства слоев в зависимости от стехиометрии материала. Рассмотрены вопросы трансформации структуры межзеренных границ в поликристаллических слоях на основе ZnO в зависимости от условий формирования и от внешних воздействий. Изучена взаимосвязь механизмов транспорта носителей с процессами формирования нестехиометричных фаз на МЗГ. Прослежены зависимости спектров люминесценции слоев ZnO от плотности кислородных вакансий. Рассмотрены закономерности формирования энергетических структур МЗГ в слоях ZnO.
Практическая значимость. На основании проведенных исследований были установлены закономерности формирования и характеристик нестехиометричных фаз на МЗГ в процессе формирования различных модификаций прозрачных электродов, а также изучены пути оптимизации параметров поверхностных нестехиометричных слоев.
- Yunusa Z., Hamidon M.N., Kaiser A., Awang Z. Gas Sensors: A Review. Sensors & Transducers. April 2014. V. 168. Is. 4. P. 61–75.
- Stadler A. Transparent Conducting Oxides—An Up-To-Date Overview. Materials. 2012. V. 5. P. 661–683. DOI:10.3390/ ma5040661.
- Transparent Conductive Zinc Oxide: Basics and Applications in Thin Film Solar Cells Klaus Ellmer. Andreas Klein. Bernd Rech. Springer. 2007. P. 446.
- Кузьмина И.П., Никитенко В.А. Окись цинка Получение и оптические свойства. М.: Наука. 1984. 166 с.
- Патрушева Т.Н. Технологии изготовления компонентов оксидных солнечных батарей: Монография Красноярск: СФУ. 2015. 327 с.
- Mollwo. Ǖber den Zusammenbang zwischen der electrischen Dunkelleitfahigkeit und der grűnen Lumineszenz von ZnO–Kristallen. Z. fűr Phusik. 1961. V. 162. P. 557–569.
- Кажлаев М.А., Рабаданов Р.А., Атаев Б.М., Абдуев А.Х. Влияние условий осаждения на люминесцентные и электрические свойства эпитаксиальных слоев ZnO // Изв. АН СССР. Сер.: Неорганические материалы. 1979. Т. 14. № 6. С. 1160–1161.
- Акопян И.Х., Лабзовская М.Э., Лисаченко А.А., Новиков Б.В., Серов А.Ю., Титов В.В., Философов Н.Г. Проявление десорбции кислорода в спектрах фотолюминесценции ZnO // Физика твердого тела. 2016. 58:9. C. 1709–1713; Phys. Solid State. 2016. 58:9., P. 1767–1771.
- Родный П., Черненко К., Веневцев И. Механизмы люминесценции ZnO в видимой области спектра // Оптика и спектроскопия. 2018. Т. 125. Вып. 3. С. 357–363. DOI: 10.21883/OS.2018.09.46551.141-18.
- Тарасов А.П. Люминесценция микроструктур оксида цинка и влияние на нее поверхностного плазмонного резонанса и магнитного поля: Дис. … канд. физ.-мат. наук: 09.00.11. М. 2019. 125 c.
- Morrison S. R. The chemical physics of surfaces. 2. ed. New York; London: Plenum press. Cop. 1990. XVIII. 438 с.
- Абдуев А.Х., Асваров А.Ш., Ахмедов А.К., Зобов М.Е., Крамынин С.П. Изменение структуры и стехиометрии керамики оксида цинка в процессе спекания в открытой атмосфере // Письма в ЖТФ. 2015. Т. 41. Вып. 3. С. 42–49.
- Abduev A., Akhmedov A., Asvarov A. The formation of nanoparticles, ceramics, and thin films of ZnO in the environment of zinc vapor. Journal of Physics: Conference Series 291. 2011. 012039. DOI:10.1088/1742-6596/291/1/012039.