1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 58, № 11, 2022

Неорганические материалы, 2022, T. 58, № 11, стр. 1184-1191

Исследование поверхностных превращений в золь–гель-пленках на основе оксида цинка при ультрафиолетовом фотоотжиге методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии

А. А. Карманов 1, И. А. Пронин 1, *, Н. Д. Якушова 1, А. С. Комолов 2, В. А. Мошников 3

1 Пензенский государственный университет
440026 Пенза, ул. Красная, 40, Россия

2 Санкт-Петербургский государственный университет
199034 Санкт-Петербург, Университетская наб., 7–9, Россия

3 Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ” им. В.И. Ульянова (Ленина)
197022 Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, 5, Россия

* E-mail: pronin_i90@mail.ru

Поступила в редакцию 20.04.2022
После доработки 14.08.2022
Принята к публикации 25.09.2022

Аннотация

С использованием метода рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии исследована эволюция структуры оксида цинка, синтезированного в рамках адаптированной для гибкой электроники золь–гель-технологии. Получена зависимость атомарного содержания цинка, кислорода и углерода в различных формах от времени воздействия ультрафиолетового излучения. Установлено, что с увеличением времени УФ-обработки от 90 до 150 мин наблюдается значительное снижение концентрации цинка в поверхностном слое с одновременным ростом содержания углерода преимущественно в форме высокоориентированного пиролитического графита. Показано, что под действием фотоактивационных процессов происходит достройка и обогащение поверхности ZnO кислородом с энергией связи 531.5 эВ по типу твердого раствора вычитания.

Ключевые слова: оксид цинка, золь–гель-технология, УФ-излучение, структурообразование, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

Список литературы

  1. Yu K.J., Yan Z., Han M., Rogers J.A. Inorganic Semiconducting Materials for Flexible and Stretchable Electronics // NPJ Flexible Electron. 2017. V. 1. № 1. P. 1–14. https://doi.org/10.1038/s41528-017-0003-z

  2. Park S., Park H., Seong S., Chung Y. Multilayer Substrate to Use Brittle Materials in Flexible Electronics // Sci. Rep. 2020. V. 10. № 1. P. 1–8. https://doi.org/10.1109/TED.2017.2647964

  3. Thejaswini H.C., Agasanapura B., Hopwood J. Deposition and Characterization of ZnO Films Using Microplasma at Atmospheric Pressure // Thin Solid Films. 2016. V. 603. P. 328–333. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2016.02.048

  4. Son D.I., Kwon B.W., Park D.H., Seo W.S., Yi Y., Angadi B., Lee C.L., Choi W.K. Emissive ZnO–Graphene Quantum Dots for White-Light-Emitting Diodes //Nat. Nanotech. 2012. V. 7. № 7. P. 465. https://doi.org/10.1038/nnano.2012.71

  5. Dimitrov D.T., Nikolaev N.K., Papazova K.I., Krasteva L.K., Pronin I.A., Averin I.A., Bojinova A.S., Georgieva A.Ts., Yakushova N.D., Peshkova T.V., Karmanov A.A., Kaneva N.V., Moshnikov V.A. Investigation of the Electrical and Ethanol-Vapour Sensing Properties of the Junctions Based on ZnO Nanostructured Thin Film Doped with Copper // Appl. Surf. Sci. 2017. V. 392. P. 95–108. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.08.049

  6. Tekin D., Tekin T., Kiziltas H. Photocatalytic Degradation Kinetics of Orange G Dye Over ZnO and Ag/ZnO Thin Film Catalysts // Sci. Rep. 2019. V. 9. № 1. P. 1–7. https://doi.org/10.1038/s41598-019-54142-w

  7. Buonsanti R., Llordes A., Aloni S., Helms B.A., Milliron D.J. Tunable Infrared Absorption and Visible Transparency of Colloidal Aluminum-Doped Zinc Oxide Nanocrystals // Nano Lett. 2011. V. 11. № 11. P. 4706–4710. https://doi.org/10.1021/nl203030f

  8. Lee S.M., Kwon J.H., Kwon S., Choi K.C. A Review of Flexible Oleds toward Highly Durable Unusual Displays // IEEE Trans. Electron. Devices. 2017. V. 64. № 5. P. 1922–1931. https://doi.org/10.1109/TED.2017.2647964

  9. Pronin I.A., Averin I.A., Yakushova N.D., Karmanov A.A., Moshnikov V.A., Terukov E.I. Directional Self-Assembly of Zinc Oxide Micro-and Nanowires // Tech. Phys. Lett. 2019. T. 45. № 6. P. 628–631. https://doi.org/10.1134/S1063785019060282

  10. Znaidi L. Sol–gel-Deposited ZnO Thin Films: A Review // Mater. Sci. Eng., B. 2010. V. 174. № 1–3. P. 18–30. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2010.07.001

  11. Averin I.A., Pronin I.A., Yakushova N.D., Karmanov A.A., Alimova E.A., Igoshina S.E., Moshnikov V.A., Terukov E.I. Sol-Gel Technology Adaptation of Nanostructured Zinc Oxide for Flexible Electronics // Tech. Phys. 2019. V. 64. № 12. P. 1821–1826. https://doi.org/10.1134/S1063784219120028

  12. Han W., Kim J., Park H.H. Control of Electrical Conductivity of Highly Stacked Zinc Oxide Nanocrystals by Ultraviolet Treatment // Sci. Rep. 2019. V. 9. № 1. P. 1–9. https://doi.org/10.1038/s41598-019-42102-3

  13. Pronin I.A., Yakushova N.D., Averin I.A., Karmanov A.A., Moshnikov V.A., Dimitrov D.Ts. Development of a Physical Model of Thermovoltaic Effects in the Thin Films of Zinc Oxide Doped with Transition Metals // Coatings. 2018. V. 8. № 12. P. 433. https://doi.org/10.3390/coatings8120433

  14. Komolov A., Schaumburg K., Møller P.J., Monakhov V. Characterization of Conducting Molecular Films on Silicon: Auger Electron Spectroscopy, X-Ray Photoelectron Spectroscopy, Atomic Force Microscopy and Surface Photovoltage // Appl. Surf. Sci. 1999. V. 142. № 1–4. P. 591–597. https://doi.org/10.1016/S0169-4332(98)00924-6

  15. Li L., Fang L., Zhou X. J., Liu Z.Y., Zhao L., Jiang S. X-ray Photoelectron Spectroscopy Study and Thermoelectric Properties of Al-Doped ZnO Thin Films // J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom. 2009. V. 173. № 1. P. 7–11. https://doi.org/10.1016/j.elspec.2009.03.001

  16. Pronin I.A., Averin I.A., Karmanov A.A., Yakushova N.D., Komolov A.S., Lazneva E.F., Sychev M.M., Moshnikov V.A., Korotcenkov G. Control over the Surface Properties of Zinc Oxide Powders via Combining Mechanical, Electron Beam, and Thermal Processing // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 11. P. 1924. https://doi.org/10.3390/nano12111924

  17. Pronin I.A., Yakushova N.D., Sychev M.M., Komolov A.S., Myakin S.V., Karmanov A.A., Averin I.A., Moshnikov V.A. Evolution of Acid–Base Properties of the Surface of Zinc Oxide Powders Obtained by the Method of Grinding in an Attritor // Glass Phys. Chem. 2018. V. 44. № 5. P. 464–473. https://doi.org/10.1134/S1087659618050140

  18. Brinzari V., Cho B.K., Korotcenkov G. Carbon 1s Photoemission Line Analysis of C-based Adsorbate on (111) In2O3 Surface: The Influence of Reducing and Oxidizing Conditions // Appl. Surf. Sci. 2016. V. 390. P. 897–902. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.08.142

  19. Комолов А.С., Лазнева Э.Ф., Герасимова Н.Б., Панина Ю.А., Барамыгин А.В., Зашихин Г.Д., Пшеничнюк С.А. Структура вакантных электронных состояний поверхности окисленного германия при осаждении пленок перилен-тетракарбонового диангидрида // ФТТ. 2016. Т. 58. № 2. С. 367–371.

  20. Kumar B.G., Singh R.P., Nakamura T. Degradation of Carbon Fiber-Reinforced Epoxy Composites by Ultraviolet Radiation and Condensation // J. Compos. Mater. 2002. V. 36. № 24. P. 2713–2733. https://doi.org/10.1177/002199802761675

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал