Формирование нанокластеров в кристаллическом кварце, имплантированном цинком
- Авторы: Привезенцев В.В.1, Фирсов А.А.1, Куликаускас В.С.2, Затекин В.В.2, Терещенко А.Н.3
-
Учреждения:
- Научно-исследовательский институт системного анализа Российской академии наук
- Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, НИИЯФ им. Д.В. Скобельцына
- Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН
- Выпуск: № 3 (2023)
- Страницы: 53-58
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/1028-0960/article/view/137722
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1028096023030147
- EDN: https://elibrary.ru/LFUSDC
- ID: 137722
Цитировать
Аннотация
Представлены результаты синтеза нанокластеров металлического цинка и его оксида в кристаллическом кварце, имплантированном дозой ионов 64Zn+ 5 × 1016 cм–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.
Ключевые слова
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
- Кузьмина И.П., Никитенко В.А. Оксид цинка. Получение и свойства. M.: Нaукa, 1984. 166 с.
- Özgür Ü., Alivov Ya. I., Liu C. et al. // J. Appl. Phys. 2005. V. 98. P. 041301.
- Litton C.W, Collins T.C., Reynolds D.S, Zinc Oxide Materials for Electronic and Optoelectronic Device Application. Chichester: Wiley, 2011.
- Amekura H., Kishimoto N. Toward Functional Nanomaterials // Lecture Notes in Nanoscale Science and Technology / Ed. Wang Zh.M. 2009. V. 5.
- Liu Y.X., Liu Y.C., Shen D. et al. // J. Cryst. Growth. 2002. V. 240. P. 152.
- Zatsepin D., Zatsepin A., Boukhvalov D.W. et al. // J. Non-Cryst. Solids. 2016. V. 432. P. 183.
- Straumal B.B., Mazilkin A.A., Protasova S.G. et al. // Phys. Rev. B. 2009. V. 79. P. 205206.
- Smestad G.P., Gratzel M. // J. Chem. Educ. 1998. V. 75. P. 752.
- Urfa Y., Çorumlu V., Altındal A. // Mater. Chem. Phys. 2021. V. 264. P. 124473.
- 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.
- Inbasekaran S., Senthil R., Ramamurthy G., Sastry T.P. // Intern. J. Innov. Res. Sci. Engin. Technol. 2014. V. 3. P. 8601.
- Jiang C.Y., Sun X.W., Lo G.Q. et al. // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 90. P. 263501.
- Li C., Yang Y., Sun X.W. et al. // Nanotechnology. 2007. V. 18. P. 135604.
- Chu S., Olmedo M., Yang Zh. et al. // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 93. P. 181106.
- Amekura H., Ohnuma M., Kishimoto N. et al. // J. Appl. Phys. 2008. V. 104. P. 114309.
- Privezentsev V.V., Makunin A.V., Batrakov A.A. et al. // Semiconds. 2018. V. 52. P. 645.
- Броудай И., Мерей Дж. Физические основы микротехнологии. М.: Мир, 1985. 496 с.
- Ziegler J.F., Biersack J.P. SRIM 2008 (http:// www.srim.org).
- Chen Y., Bagnall D.M., Koh H.J. et al. // J. Appl. Phys. 1998. V. 84. P. 3912.
- Amekura H., Umeda N., Sakuma Y. et al. // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 87. P. 013109.