1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 59, № 7, 2023

Неорганические материалы, 2023, T. 59, № 7, стр. 788-795

Диэлектрические свойства наночастиц оксида меди(II), синтезированных вакуумно-дуговым методом

И. В. Карпов 1, 2, *, А. В. Ушаков 1, 2, Л. Ю. Федоров 1, 2, Е. А. Гончарова 1, 2, М. В. Брунгардт 1, 2

1 Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”
660036 Красноярск, Академгородок ул., 50, Россия

2 Сибирский федеральный университет
660041 Красноярск, Свободный пр., 79, Россия

* E-mail: sfu-unesco@mail.ru

Поступила в редакцию 27.03.2023
После доработки 09.06.2023
Принята к публикации 13.06.2023

Аннотация

Исследовано влияние размера наночастиц оксида меди на их электрофизические свойства. Синтезируемые методом вакуумно-дугового осаждения наночастицы охарактеризованы с помощью рентгеновской дифракции, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и электронной микроскопии для определения их фазового состава и размеров. Показано, что с увеличением температуры подложки при осаждении от 300 до 600 K растет размер образующихся наночастиц от 5.4 до 37.7 нм. Частотные зависимости проводимости, диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь, определенные в интервале от 20 Гц до 1 МГц, демонстрируют размернозависимое поведение наночастиц CuO. В рассматриваемом диапазоне размеров различия диэлектрических характеристик образцов связаны с конкурирующим вкладом резистивной и емкостной составляющих для частиц и межзеренных/ межчастичных границ.

Ключевые слова: оксид меди, дуговой разряд, диэлектрическая проницаемость, проводимость

Список литературы

  1. Koteeswari P., Sagadevan S., Fatimah I., Sibhatu A.K., Abd Razak S.I., Leonard E., Soga T. Green Synthesis and Characterization of Copper Oxide Nanoparticles and Their Photocatalytic Activity // Inorg. Chem. Commun. 2022. V. 144. P. 109851. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2022.109851

  2. Angı A., Sanlı D., Erkey C., Birer Ö. Catalytic Activity of Copper(II) Oxide Prepared via Ultrasound Assisted Fenton-like Reaction // Ultrason. Sonochem. 2014. V. 21. № 2. P. 854–859. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2013.09.006

  3. Senthilkumar V., Kim Y.S., Chandrasekaran S., Rajagopalan B., Kim E.J., Chung J.S. Comparative Supercapacitance Performance of CuO Nanostructures for Energy Storage Device Applications // RSC Adv. 2015. V. 5. P. 20545–20553. https://doi.org/10.1039/C5RA00035A

  4. Федоров Л.Ю., Ушаков А.В., Карпов И.В. Синтез и хеморезистивная чувствительность к водороду наноструктурированных пленок CuO // Письма в ЖТФ. 2022. Т. 48. № 14. С. 18–22. https://doi.org/10.21883/PJTF.2022.14.52864.19197

  5. Lillo-Ramiro J., Guerrero-Villalba J.M., Mota-González M.L., Aguirre-Tostado F.S., Gutiérrez-Heredia G., Mejía-Silva I., Carrillo-Castillo A. Optical and Microstructural Characteristics of CuO Thin Films by Sol Gel Process and Introducing in Non-Enzymatic Glucose Biosensor Applications // Optik. 2021. V. 229. P. 166238. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2020.166238

  6. Zhang Q., Zhang K., Xu D., Yang G., Huang H., Nie F., Liu C., Yang S. CuO Nanostructures: Synthesis, Characterization, Growth Mechanisms, Fundamental Properties, and Applications // Prog. Mater. Sci. 2014. V. 60. P. 208–337. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2013.09.003

  7. Zoolfakar A.S., Rani R.A., Morfa A.J., O’Mullaned A.P., Kalantar-Zadeh K. Nanostructured Copper Oxide Semiconductors: a Perspective on Materials, Synthesis Methods and Applications // J. Mater. Chem. C. 2014. V. 2. P. 5247–5270. https://doi.org/10.1039/C4TC00345D

  8. El-Trass A., ElShamy H., El-Mehasseb I., El-Kemary M. CuO Nanoparticles: Synthesis, Characterization, Optical Properties and Interaction with Amino Acids // Appl. Surf. Sci. 2012. V. 258. P. 2997–3001. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.11.025

  9. Rahmatolahzadeh R., Aliabadi M., Motevalli K. Cu and CuO Nanostructures: Facile Hydrothermal Synthesis, Characterization and Photocatalytic Activity Using New Starting Reagents // J. Mater. Sci. – Mater. Electron. 2017. V. 28. P. 148–156. https://doi.org/10.1007/s10854-016-5504-3

  10. Сивков А.А., Назаренко О.Б., Ивашутенко А.С., Сайгаш А.С., Степанов К.И. Плазмодинамический синтез ультрадисперсных порошков на основе оксида меди // Изв. вузов. Физика. 2014. Т. 57. № 12–3. С. 309–314.

  11. Гончарова Д.А., Лапин И.Н., Савельев Е.С., Светличный В.А. Структура и свойства наночастиц, полученных методом лазерной абляции объемных мишеней металлической меди в воде и этаноле // Изв. вузов. Физика. 2017. Т. 60. № 7. С. 98–106.

  12. Oruç Ç., Altındal A. Structural and Dielectric Properties of CuO Nanoparticles // Ceram. Int. 2017. V. 43. № 14. P. 10708–10714. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.05.006

  13. Makhlouf S.A., Kassem M.A., Abdel-Rahim M.A. Particle Size-Dependent Electrical Properties of Nanocrystalline NiO // J. Mater. Sci. 2009. V. 44. № 13. P. 3438–3444. https://doi.org/10.1007/s10853-009-3457-0

  14. Карпов И.В., Ушаков А.В., Федоров Л.Ю., Гончарова Е.А., Брунгардт М.В. Исследование влияния размерных и поверхностных эффектов на электрофизические свойства наночастиц NiO, полученных в вакуумно-дуговом разряде // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 10. С. 1079–1086. https://doi.org/10.31857/S0002337X22100074

  15. Карпов И.В., Ушаков А.В., Лепешев А.А., Федоров Л.Ю. Плазмохимический реактор на основе импульсного дугового разряда низкого давления для синтеза нанопорошков // Журн. техн. физики. 2017. Т. 87. № 1. С. 140–145. https://doi.org/10.21883/JTF.2017.01.1851

  16. Ушаков А.В., Карпов И.В., Федоров Л.Ю., Гончарова Е.А., Брунгардт М.В., Дёмин В.Г. Исследование влияния парциального давления кислорода на фазовый состав наночастиц оксида меди вакуумно-дугового синтеза // ЖТФ. 2021. Т. 91. № 12. С. 1986–1991. https://doi.org/10.21883/JTF.2021.12.51764.157-21

  17. Кожанов А.Е., Никорич А.В., Рябова Л.И., Хохлов Д.Р. Проводимость твердых растворов Pb1–xSnxTe(In) в переменном электрическом поле // Физика и техника полупроводников. 2006. Т. 40. № 9. С. 1047–1050.

  18. Deuermeier J., Gassmann J., Brotz J., Kleina A. Reactive Magnetron Sputtering of Cu2O: Dependence on Oxygen Pressure and Interface Formation with Indium Tin Oxide // J. Appl. Phys. 2011. V. 109. P. 113704. https://doi.org/10.1063/1.3592981

  19. Chen J.W., Rao G.N. CuO Nanoparticles as a Room Temperature Dilute Magnetic Giant Dielectric Material // IEEE Trans. Magn. 2011. V. 47. № 10. P. 3772–3775. https://doi.org/10.1109/TMAG.2011.2149505

  20. Psarras G.C. Hopping Conductivity in Polymer Matrix–Metal Particles Composites // Composites. Part A. 2006. V. 37. № 10. P. 1545–1553. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2005.11.004

  21. Koshy J., Soosen S.M., Chandran A., George K.C. Correlated Barrier Hopping of CuO Nanoparticles // J. Semicond. 2015. V. 36. P. 122003. https://doi.org/10.1088/1674-4926/36/12/122003

  22. Biju V., Abdul Khadar M. AC Conductivity of Nanostructured Nickel Oxide // J Mater. Sci. 2001. V. 36. P. 5779–5787. https://doi.org/10.1023/A:1012995703754

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал