Формирование нанокластеров в кристаллическом кварце, имплантированном цинком

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты синтеза нанокластеров металлического цинка и его оксида в кристаллическом кварце, имплантированном дозой ионов 64Zn+ 5 × 1016–2 с энергией 40 кэВ и отожженном в атмосфере кислорода в диапазоне температур 400–900°С. Для исследования использованы методы растровой электронной микроскопии в сочетании с энергодисперсионной спектроскопией, а также электронная оже-спектроскопия и фотолюминесценция. После имплантации на поверхности и в приповерхностном слое кварца зафиксированы отдельные нанокластеры металлического цинка размером менее 1 мкм. Установлено, что в процессе отжигов в образце реализуется переход из фазы металлического Zn в фазы его оксида ZnO и силиката Zn2SiO4. После отжига при 700°С, наиболее оптимального для получения фазы ZnO, в приповерхностном слое кварца образуются нанокластеры оксида цинка размером менее 500 нм. В спектре фотолюминесценции наблюдается пик в форме дублета на длине волны 370 нм, обусловленный экситонной люминесценцией в оксиде цинка. После отжига при 800°С происходит деградация фазы ZnO и образование фазы силиката цинка Zn2SiO4.

Об авторах

В. В. Привезенцев

Научно-исследовательский институт системного анализа Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: v.privezentsev@mail.ru
Россия, 117218, Moсква

А. А. Фирсов

Научно-исследовательский институт системного анализа Российской академии наук

Email: v.privezentsev@mail.ru
Россия, 117218, Moсква

В. С. Куликаускас

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,
НИИЯФ им. Д.В. Скобельцына

Email: v.privezentsev@mail.ru
Россия, 119991, Moсква

В. В. Затекин

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,
НИИЯФ им. Д.В. Скобельцына

Email: v.privezentsev@mail.ru
Россия, 119991, Moсква

А. Н. Терещенко

Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН

Email: v.privezentsev@mail.ru
Россия, 142432, Московская область, Черноголовка

Список литературы

  1. Кузьмина И.П., Никитенко В.А. Оксид цинка. Получение и свойства. M.: Нaукa, 1984. 166 с.
  2. Özgür Ü., Alivov Ya. I., Liu C. et al. // J. Appl. Phys. 2005. V. 98. P. 041301.
  3. Litton C.W, Collins T.C., Reynolds D.S, Zinc Oxide Materials for Electronic and Optoelectronic Device Application. Chichester: Wiley, 2011.
  4. Amekura H., Kishimoto N. Toward Functional Nanomaterials // Lecture Notes in Nanoscale Science and Technology / Ed. Wang Zh.M. 2009. V. 5.
  5. Liu Y.X., Liu Y.C., Shen D. et al. // J. Cryst. Growth. 2002. V. 240. P. 152.
  6. Zatsepin D., Zatsepin A., Boukhvalov D.W. et al. // J. Non-Cryst. Solids. 2016. V. 432. P. 183.
  7. Straumal B.B., Mazilkin A.A., Protasova S.G. et al. // Phys. Rev. B. 2009. V. 79. P. 205206.
  8. Smestad G.P., Gratzel M. // J. Chem. Educ. 1998. V. 75. P. 752.
  9. Urfa Y., Çorumlu V., Altındal A. // Mater. Chem. Phys. 2021. V. 264. P. 124473.
  10. Sirelkhatim S., Mahmud A., Seeni N.H.M., Kaus L.C., Ann S.K., ohd Bakhori, Hasan H., Mohamad D. // Nano-Micro Lett. 2015. V. 7. P. 219.
  11. Inbasekaran S., Senthil R., Ramamurthy G., Sastry T.P. // Intern. J. Innov. Res. Sci. Engin. Technol. 2014. V. 3. P. 8601.
  12. Jiang C.Y., Sun X.W., Lo G.Q. et al. // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 90. P. 263501.
  13. Li C., Yang Y., Sun X.W. et al. // Nanotechnology. 2007. V. 18. P. 135604.
  14. Chu S., Olmedo M., Yang Zh. et al. // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 93. P. 181106.
  15. Amekura H., Ohnuma M., Kishimoto N. et al. // J. Appl. Phys. 2008. V. 104. P. 114309.
  16. Privezentsev V.V., Makunin A.V., Batrakov A.A. et al. // Semiconds. 2018. V. 52. P. 645.
  17. Броудай И., Мерей Дж. Физические основы микротехнологии. М.: Мир, 1985. 496 с.
  18. Ziegler J.F., Biersack J.P. SRIM 2008 (http:// www.srim.org).
  19. Chen Y., Bagnall D.M., Koh H.J. et al. // J. Appl. Phys. 1998. V. 84. P. 3912.
  20. Amekura H., Umeda N., Sakuma Y. et al. // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 87. P. 013109.

© В.В. Привезенцев, А.А. Фирсов, В.С. Куликаускас, В.В. Затекин, А.Н. Терещенко, 2023