Formation of Nanoclusters in Zinc-Implanted Crystalline Quartz

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The results of the synthesis of nanoclusters of metallic zinc and its oxide in crystalline quartz implanted with 64Zn+ ions with a dose of 5 × 1016 cm–2 and energy of 40 keV and annealed in an oxygen atmosphere in the temperature range 400–900°C are presented. Scanning electron microscopy combined with energy-dispersive spectroscopy, as well as Auger electron spectroscopy and photoluminescence, were used for the study. After implantation, separate nanoclusters of metallic zinc with a size of less than 1 µm were fixed on the surface and in the near-surface layer of quartz. It was established that, during annealing, the sample underwent a transition from the phase of metallic Zn to the phases of its oxide ZnO and silicate Zn2SiO4. After annealing at 700°C, which is the most optimal for obtaining the ZnO phase, zinc oxide nanoclusters smaller than 500 nm in size were formed in the near-surface layer of quartz. A peak in the form of a doublet at a wavelength of 370 nm was observed in the photoluminescence spectrum due to exciton luminescence in zinc oxide. After annealing at 800°C, the ZnO phase degraded and the zinc silicate phase Zn2SiO4 was formed.

About the authors

V. V. Privezentsev

Scientific Research Institute for System Analysis RAS

Author for correspondence.
Email: v.privezentsev@mail.ru
Russia, 117218, Moscow

A. A. Firsov

Scientific Research Institute for System Analysis RAS

Email: v.privezentsev@mail.ru
Russia, 117218, Moscow

V. S. Kulikauskas

Lomonosov Moscow State University, Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics

Email: v.privezentsev@mail.ru
Russia, 119991, Moscow

V. V. Zatekin

Lomonosov Moscow State University, Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics

Email: v.privezentsev@mail.ru
Russia, 119991, Moscow

A. N. Tereshchenko

Osipyan Institute of Solid State Physics RAS

Email: v.privezentsev@mail.ru
Russia, 142432, Moscow region, Chernogolovka

References

  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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (72KB)
3.

Download (54KB)
4.

Download (83KB)
5.

Download (610KB)
6.

Download (46KB)
7.

Download (2MB)
8.

Download (620KB)
9.

Download (38KB)
10.

Download (127KB)

Copyright (c) 2023 В.В. Привезенцев, А.А. Фирсов, В.С. Куликаускас, В.В. Затекин, А.Н. Терещенко

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».