Исследование влияния кратковременного воздействия кислородной и водородной плазмы на состав и структуру тонких пленок диоксида олова
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2021-2-119-130
Аннотация
Современные технологии не обходятся без производства тонких пленок диоксида олова, которые наиболее широко применяются в основном в трех областях: в качестве прозрачных электродов, катализаторов и твердотельных сенсоров различных газов. Применение их в качестве прозрачных электродов связано с высоким коэффициентом пропускания слоев диоксида олова в оптическом диапазоне, а также с их низким удельным электрическим сопротивлением. Рассмотрено влияние кратковременного воздействия плазмы на состав и структуру тонких пленок диоксида олова, полученных из раствора пятиводного тетрахлорида олова в 97%-ном этаноле с различной концентрацией ионов олова. Выявлен линейный характер зависимости толщины пленок диоксида олова SnO2 от концентрации раствора и количества нанесенных слоев. Обнаружено уменьшение электрического сопротивления пленок с повышением концентрации исходного раствора и увеличением количества слоев. Показано, что обработка пленок SnO2 водородной плазмой позволяет снизить их электрическое сопротивление без уменьшения прозрачности. Обработка кислородной плазмой снижает прозрачность пленок SnO2, а сопротивление пленок увеличивается с увеличением длительности такой обработки.
Ключевые слова
Об авторах
Н. М. Томпакова
Казахский национальный исследовательский технический университет имени К. И. Сатпаева
Казахстан
Казахстан
ул. Сатпаева, д. 22А, Алма-Ата, 050013
Томпакова Назгуль Меиркановна — сениор-лектор, магистр физики
А. А. Полисан
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия
Россия
Ленинский просп., д. 4, Москва, 119049
Полисан Андрей Андреевич — доктор техн. наук, профессор
Список литературы
1. Lee S.Y., Cho S.H., Cho Y.S., Kim S.J., Kim S.H. Carbon black and titanium interlayers between zinc oxide photo electrode and fluorine-doped tin oxide for dye-sensitized solar cells. J. Nanoscience and Nanotechnology. 2019; 19(7): 4260–4264. https://doi.org/10.1166/jnn.2019.16269
2. Demir E., Aydin M., Arie A.A., Demir-Cakan R. Apricot shell derived hard carbons and their tin oxide composites as anode materials for sodium-ion batteries. J. Alloys and Compounds. 2019; 788: 1093–1102. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.02.264
3. Park B.E., Park J., Lee S., Lee S., Kim W.H., Kim H. Phase-controlled synthesis of SnOx thin films by atomic layer deposition and post-treatment. Applied Surface Science. 2019; 480: 472–477. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.03.013
4. Tompakova N.M., Dmitriyeva E.A., Lebedev I.A., Serikkanov A.S., Grushevskaya E.A., Mit’ K.A., Fedosimova A.I. Influence of hydrogen plasma on SnO2 thin films. Materials Today: Proceedings. 2020; 25(1): 83–87. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.12.053
5. Kiliç C., Zunger A. Observation of solitary elastic surface pulses. Physical Review Letters. 2002; 88: 076104-2–076104-4.
6. Томпакова Н.М., Дмитриева Е.А., Грушевская Е.А., Лебедев И.А., Серикканов А.С., Мухамедшина Д.М., Мить К.А. Влияние трехминутной обработки водородной плазмой на структуру и свойства тонких пленок SnO2. Вестник КазГу. Сер. физическая. 2019; 71(4): 67–74. https://doi.org/10.26577/RCPh-2019-i4-9
7. Fedosimova A.I., Baytimbetova B.A., Dmitrieva E.A., Lebedev I.A., Ryabikin Yu.A., Temiraliev A.T. Noise alignment for thin SnO2 films. XX International Sol-Gel Conference, The Next Generation. St. Petersburg (Russia); 2019: 457.
8. Дмитриева Е.А., Лебедев И.А., Грушевская Е.А., Мурзалинов Д.О., Серикканов А.С., Томпакова Н.М., Федосимова А.И. Влияние трехминутного воздействия кислородной плазмы на свойства пленок оксида олова. Материалы международной научной конференции студентов и молодых ученых «ФАРАБИ ƏЛЕМІ». Алматы (Казахстан); 2020: 197.
9. Cui H.T., Zheng Z.Q. Electrically conductive TiO2/indium tin oxide coated glass substrates with high visible light transparency prepared by an electrodeposition method. Thin Solid Films. 2019; 691: 137612. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2019.137612
10. Mohammad T., Kumar V., Dutta V. Spray deposited indium doped tin oxide thin films for organic solar cell application. Physica E: Low-dimensional Systems & Nanostructures. 2020; 117: 113793. https://doi.org/10.1016/j.physe.2019.113793
11. Ozen Y., Candan I. SnO2 interlayer effects on the inverted polymer solar cells. Chemical Physics Letters. 2020; 740: 137078. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2019.137078
12. Batzill M., Diebold U. The surface and materials science of tin oxide. Progress in Surface science. 2005; 79: 47–154. https://doi.org/10.1016/j.progsurf.2005.09.002
13. Zhang R.Y., Zhu F.F., Dong Y., Wu X.M., Sun Y.H., Zhang D.R., Zhang T., Han M.L. Function promotion of SO42−/Al2O3–SnO2 catalyst for biodiesel production from sewage sludge. Renewable Energy. 2020; 147(1): 275–283. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.08.141
14. Chen Z., Fan T.T., Zhang Y.Q., Xiao J., Gao M.R., Duan N.Q., Zhang J., Li J.-H., Liu Q., Yi X., Luo J.-L. Wavy SnO2 catalyzed simultaneous reinforcement of carbon dioxide adsorption and activation towards electrochemical conversion of CO2 to HCOOH. Applied Catalysis B-environmental. 2020; 261: 118243. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2019
15. Zhang B., Wang Y., Zhang J., Chen S., Sun L. Well-dispersed SnO2 nanocrystals on n-doped carbon nanowires as efficient electrocatalysts for carbon dioxide reduction. Journal of Energy chemistry. 2020; 41: 7–14. https://doi.org/ 10.1016/j.jechem.2019.04.022
16. Grushevskaya E.A., Ibraimova S.A., Dmitriyeva E.A., Lebedev I.A., Mit’ K.A., Mukhamedshina D.M., Fedosimova A.I., Serikkanov A.S., Temiraliev A.T. sensitivity to ethanol vapour of thin films SnO2 doped with fluorine. Eurasian Chemico-Technological Journal. 2019; 21(1): 13–17. https://doi.org/10.18321/ectj781
17. Dmitriyeva E.A., Mukhamedshina D.M., Mit’ K.A., Lebedev I.А., Girina I.I., Fedosimova A.I., Grushevskya E.A. Doping of fluorine of tin dioxide films synthesized by sol-gel method. News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan (series of geology and technical sciences). 2019; 433(1): 73–79. https://doi.org/10.32014/2019.2518-170x.9
18. Manikandan V., Petrila I., Vigneselvan S., Mane R.S., Vasile B., Dharmavarapu R., Lundgaard S., Juodkazis S., Chandrasekaran J. A reliable chemiresistive sensor of nickel-doped tin oxide (Ni-SnO2) for sensing carbon dioxide gas and humidity. RSC Advances. 2020; 10(7): 3796–3804. https://doi.org/10.1039/c9ra09579а
19. Somjaijaroen N., Sakdanuphab R., Chanlek N., Chirawatkul P., Sakulkalavek A. Simultaneous O2 plasma and thermal treatment for improved surface conductivity of Cu-doped sno2 films. vacuum. 2019; 166: 212–217. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2019.05.017
20. Stuckert E.P., Fisher E.R. Ar/O2 and H2O plasma surface modification of SnO2 nanomaterials to increase surface oxidation. Sensors and Actuators B: Chemical. 2015; 208: 379–388. https://doi.org/10.1016/j.snb.2014.11.049
21. Seo H.B., Bae B.S., Bang H.I., Yun E.J. Effects of plasma treatment on the composition and phase changes of sputter-deposited SnOx thin films. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2020; 20(1): 197–205. https://doi.org/10.1166/jnn.2020.17225
22. Neeraj K.M., Kumar Ch., Kumar A., Kumar M., Chaudhary P., Rajeev Singh. Structural and optical properties of SnO2-Al2O3 nanocomposite synthesized via sol-gel route. Materials science-poland. 2015; 33(4): 714–718. https://doi.org/10.1515/msp-2015-0101
23. Ярмонов А.Н., Ларионов Д.Д., Яхиханов Р.Р. Получение оптически прозрачныхтокопроводящих покрытий термическим испарением. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2015; 17(2(4)): 936–939.
24. Dmitrieva E.A., Mukhamedshina D.M., Beisenkhanov N.B., Mit' K.A. The effect of NH4F and NH4OH on the structure and physical properties of thin SnO2 films synthesized by the sol-gel method. Glass Physics and Chemistry. 2014; 40(1): 31–36. https://doi.org/10.1134/s1087659614010076
25. Mukhamedshina D.M., Fedosimova A.I., Dmitriyeva E.A., Lebedev I.A., Grushevskaya E.A., Ibraimova S.A., Mit’ K.A., Serikkanov A.S. Influence of plasma treatment on physical properties of thin SnO2 films obtained from SnCl4 solutions with additions of NH4F and NH4OH. Eurasian Chemico-Technological Journal. 2019; 21: 57–61. https://doi.org/10.18321/ectj791
26. Грушевская Е.А., Дмитриева Е.А., Лебедев И.А., Рябикин Ю.А., Темиралиев А.Т., Федосимова А.И. Способ увеличения отношения сигнал/шум в ЭПР спектроскопии. Вестник КазНУ. 2018; (2): 76–82.
27. Zhukov R.N., Kiselev D.A., Shcherbachev K.D., Voronova M.I., Ksenich S.V., Temirov A.A., Timushkin N.G., Chichkov M.V., Bykov A.S., Malinkovich M.D., Parkhomenko Y.N. Synthesis and nanoscale characterization of LiNbO3 thin films deposited on Al2O3 substrate by RF magnetron sputtering under electric field. J. of Nano- and Electronic Physics. 2017; 8(4): 04025. https://doi.org/10.21272/jnep.8(4(1)).04025
Рецензия
Для цитирования:
Томпакова Н.М., Полисан А.А. Исследование влияния кратковременного воздействия кислородной и водородной плазмы на состав и структуру тонких пленок диоксида олова. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2021;24(2):119-130. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2021-2-119-130
For citation:
Tompakova N.M., Polisan A.A. Investigation of the effect of short-term exposure of oxygen and hydrogen plasma on the composition and structure of thin tin dioxide films. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2021;24(2):119-130. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2021-2-119-130
Просмотров:
457
Послать статью по эл. почте 