ИМПЕДАНСНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК ДИОКСИДА ОЛОВА
https://doi.org/10.21122/2220-9506-2016-7-3-84-89
- Р Р‡.МессенРТвЂВВВВВВВВжер
- РћРТвЂВВВВВВВВнокласснРСвЂВВВВВВВВРєРСвЂВВВВВВВВ
- LiveJournal
- Telegram
- ВКонтакте
- РЎРєРѕРїРСвЂВВВВВВВВровать ссылку
Полный текст:
Аннотация
Целью работы являлось применение метода импедансной спектроскопии для анализа влияния отжига в инертной среде на электрофизические свойства и структуру нестехиометрических пленок диоксида олова. Пленки SnO2 варьируемого стехиометрического состава получали двухступенчатым окислением металлического олова, нанесенного на подложки поликристаллического Al2O3 методом магнетронного напыления на постоянном токе. Для модификации структуры и стехиометрического состава исходных покрытий проводился отжиг в инертной среде в интервале температур 300–800 °С. Измерения импеданса полученных пленок SnO2 проводились в диапазоне частот 20 Гц – 2 МГц при комнатной температуре на воздухе. Исследование электропроводности пленок диоксида олова на переменном токе позволило установить, что в результате высокотемпературного отжига происходит изменение частотных зависимостей действительной и мнимой частей импеданса пленок. Предложены эквивалентные схемы замещения, описывающие частотные зависимости импеданса пленок различного структурного и стехиометрического состава. Использование метода импедансной спектроскопии позволило установить, что в процессе окислительного отжига формируется поликристаллическая пленка диоксида олова, электропроводность которой можно варьировать отжигом в инертной среде, в результате которого происходит перекристаллизация пленок и изменение ее стехиометрического состава, а также увеличение размеров кристаллитов SnO2 . Изменения структуры и фазового состава пленок диоксида олова при проведении высокотемпературного отжига в инертной среде подтверждаются результатами проведенного рентгеноструктурного анализа. Установлено, что анализ годографов импеданса является информативным способом для исследования электрофизических свойств и структуры поликристаллических пленок диоксида олова.
Ключевые слова
импедансная спектроскопия,
нестехиометрические пленки диоксида олова,
высокотемпературный отжиг,
рентгеноструктурный анализ
При поддержке: Министерство образования Республики Беларусь
Об авторах
Д. В. Адамчук
Белорусский государственный университет
Беларусь
Беларусь
В. К. Ксеневич
Белорусский государственный университет
Беларусь
Беларусь
Адрес для переписки: Ксеневич В.К. – Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь e-mail: ksenevich@bsu.by
Н. И. Горбачук
Белорусский государственный университет
Беларусь
Беларусь
В. И. Шиманский
Белорусский государственный университет
Беларусь
Беларусь
Список литературы
1. Barsoukov, E. Impedance Spectroscopy. Theory, Experiment and Applications / E. Barsoukov, J. Ross Macdonald. - Second Edition. - John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2005. - 595 p.
2. Chizhov, A.S. Frequency-dependent electrical conductivity of nanocrystalline SnO2 / A.S. Chizhov, M.N. Rumyantseva, A.M. Gaskov // Inorganic Materials. - 2013. - Vol. 49, no. 10. - P. 1000-1004.
3. Bogdanov, K.P. Ravnovesie sobstvennykh tochechnykh defektov v diokside olova / K.P. Bogdanov, D.Ts. Dimitrov, O.F. Lutskaya, Yu.M. Tairov // Fizika i tekhnika poluprovodnikov. - 1998. - T. 32, № 10. - S. 1158-1160.
4. Gromov, V.F. Mekhanizmy sensornogo effekta v konduktometricheskikh datchikakh na osnove dioksida olova dlya detektirovaniya gazov-vosstanovitelei / V.F. Gromov, G.N. Gerasimov, T.V. Belysheva, L.I. Trakhtenberg // Zh. Ros. khim. ob-va im. D.I. Mendeleeva. - 2008. - T. 52, № 5. - S. 80-87.
5. Kofstad, P. Otklonenie ot stekhiometrii, diffuziya i elektroprovodnost' v prostykh okislakh metallov /P. Kofstad; per. s angl. - M. : Mir, 1975. - 396 s.
6. Godinho, K.G. Energetic and Electronic Structure Analysis of Intrinsic Defects in SnO2 / K.G. Godinho, A. Walsh, G.W. Watson // J. Phys. Chem. C. - 2009. - Vol. 113. - P. 439- 448.
7. Bansal, S. Charge transport mechanism in high conductivity undoped tin oxide thin films deposited by reactive sputtering / S. Bansal, D.K. Pandya, S.C. Kashyap // Thin Solid Films. - 2012. - Vol. 524. - P. 30-34.
8. Vasil'ev, R.B. Impedans-spektroskopiya ul'tradispersnoi keramiki s var'iruemym razmerom kristallitov / R.B. Vasil'ev [i dr.] // FTP. - 2006. - T. 40, № 1. - S. 108-111.
9. Ginley, D. Handbook of Transparent Conductors / D. Ginley, H. Hosono, David C. P. (Eds.) - Associate Editors. - 2011. - 547 p.
10. Batzill, M. The surface and materials science of tin oxide / M. Batzill, U. Diebold // Progress in Surface Science. - 2005. - Vol. 79. - P. 47-154.
11. Zak, A.K. Substrate free synthesis of wide area stannic oxide nano-structured sheets via a sol-gel method using gelatin / A. Khorsand Zak, A. Moradi Golsheikh, W. Haliza Abd Majid, S.M. Banihashemian // Materials Letters. - 2013. - Vol. 109. - P. 309-312.
12. Gas'kov, A.M. Khimicheskaya modifikatsiya nanokristallicheskogo dioksida olova dlya selektivnykh gazovykh sensorov / V.V. Krivetskii, M.N. Rumyantseva, A.M. Gas'kov // Uspekhi khimii. - 2013. - T. 82, № 10. - S. 917-941.
13. Ksenevich, V.K. Fabrication and characterization of transparent tin dioxide films with variable stoichiometric composition / V.K. Ksenevich, D.V. Adamchuk, V.B. Odzhaev, P. Zhukowski // Acta Physica Polonica A. - 2015. - Vol. 128. - P. 861-863.
14. Domashevskaya, E.P. Mekhanizmy okisleniya tonkikh metallicheskikh plenok olova / E.P. Domashevskaya [i dr.] // Kondensirovannye sredy i mezhfaznye granitsy. - 2012. - T. 14, № 3. - C. 328-333.
15. Garkin, L.N. Impedance Spectroscopy of Metal-Oxide Nanocomposites / L.N. Garkin [et al.] // Glass Physics and Chemistry. - 2004. - Vol. 30. - P. 461-470.
16. Sluyters-Rehbach, M. Impedances of electrochemical systems: terminology, nomenclature, and representation. Part I: cells with metal electrodes and liquid solutions / M. Sluyters-Rehbach // Pure and Appl. Chem. - 1994. - Vol. 66, no. 9. - P. 1831-1891.
17. Gnedenkov, S.V. Impedansnaya spektroskopiya v issledovanii protsessov perenosa zaryada / S.V. Gnedenkov, S.L. Sinebryukhov // Vestnik DVO RAN. - 2006. - № 5. - S. 6-16.
18. Attaran-Kakhki, E. Fabrication and characterization of silver-tin dioxide core-shell structured nanocomposite particles / E. Attaran-Kakhki, M. Khosravi-Nouri1, N. Shahtahmassebi1, G. Zohuri // Materials Physics and Mechanics. - 2013. - No. 17. - P. 29-32.
19. Agilan, S. Structural and ferromagnetic investigation of the size effects in pure and Co doped SnO2 nano-particles / S. Agilan, M. Saravanakumar, N. Muthukumarasamy, V. Rukkumani // Int. J. Chem. Sci. - 2015. - Vol. 13, no. 2. - P. 605-612.
20. Boroojerdian, P. Structural and Optical Study of SnO Nanoparticles Synthesized Using Microwave-Assisted Hydrothermal Route / P. Boroojerdian // Int. J. Nanosci. Nanotechnol. - 2013. - Vol. 9, no. 2. - P. 95-100.
21. Comini, E. Oxidation of Sn thin films to SnO2 . MicroRaman mapping and X-ray diffraction studies / E. Comini [et al.] // J. Mater. Res. - 1998. - Vol. 13, no. 9. - P. 2457-2460.
22. Ristića, M. Dependence of nanocrystalline SnO2 particle size on synthesis route / M. Ristića, M. Ivanda, S. Popović, S. Musića // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2002. - Vol. 303, no. 2. - P. 270-280.
Рецензия
Для цитирования:
Адамчук Д.В., Ксеневич В.К., Горбачук Н.И., Шиманский В.И. ИМПЕДАНСНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК ДИОКСИДА ОЛОВА. Приборы и методы измерений. 2016;7(3):312-321. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2016-7-3-84-89
For citation:
Adamchuck D.V., Ksenevich V.K., Gorbachuk N.I., Shimanskij V.I. IMPEDANCE SPECTROSCOPY OF POLYCRYSTALLINE TIN DIOXIDE FILMS. Devices and Methods of Measurements. 2016;7(3):312-321. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/2220-9506-2016-7-3-84-89
Просмотров:
1743
ISSN 2220-9506 (Print)
ISSN 2414-0473 (Online)
ISSN 2414-0473 (Online)
Послать статью по эл. почте 