Получение и структурно-морфологические характеристики пористых наносистем Zn/ZnO и Zn/ZnO/NiO

А. С. Корнющенко, С. Т. Шевченко, В. В. Наталич, В. И. Перекрестов

Сумский государственный университет, ул. Римского-Корсакова, 2, 40007 Сумы, Украина

Получена: 17.06.2020; окончательный вариант - 16.11.2020. Скачать: PDF

В работе изложены технологические условия формирования двухслойных и трёхслойных пористых систем Zn/ZnO и Zn/ZnO/NiO. На первом этапе рассмотрено структурообразование базовых пористых систем Zn в процессе стационарной конденсации в условиях близких к термодинамическому равновесию, а также рассмотрены некоторые аспекты управления этим процессом с помощью самоорганизации неизменных во времени малых пересыщений конденсируемых паров. При получении пористых систем Zn сначала на подложки из лабораторного стекла с помощью двух магнетронных распылителей наносились двухслойные контактные площадки на основе Cr и Au. Общая толщина контактных площадок составляла 0,8 мкм. Необходимость предварительного нанесения контактных площадок обусловлена тем, что механизм зарождения пористых структур Zn и дальнейшего их наращивания зависят от природы поверхности подложки. На следующем этапе на контактных площадках были получены пористые слои Zn трёх типов. При реализации предельно слабых пересыщений образуются пористые структуры Zn в виде связанных нанонитей, а при постепенном повышении пресыщения наблюдается переход к образованию пористых структур на основе объёмных кристаллов. Показана возможность снижения сопротивления многослойных систем с помощью неполного окисления базовых пористых слоёв Zn или нанесения на них плёнок ZnO и NiO, что является важным для практического применения полученных слоёв при создании электродов литий-ионных аккумуляторов. На основе анализа результатов растровой и просвечивающей электронной микроскопии, а также энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии и рентгеновской дифрактометрии оптимизированы фазовый и элементный составы, а также структурно-морфологические характеристики составляющих слоёв Zn/ZnO и Zn/ZnO/NiO.

Ключевые слова: пористые наноструктуры, магнетронное распыление, нанонити, многослойные системы, наносистемы Zn/ZnO, наносистемы Zn/ZnO/NiO.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v43/i05/0613.html

PACS: 52.77.Dq, 68.47.De, 68.47.Gh, 81.05.Rm, 81.15.Cd, 82.47.Aa


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. Y. He, L. Huang, J. S. Cai, X. M. Zheng, and S. G. Sun, Electrochim. Acta., 55: 1140 (2010). Crossref
  2. S. Grugeon, S. Laruelle, R. Herrera-Urbina, L. Dupont, P. Poizot, and J.-M. Trarscon, J. Electrochem. Soc., 148: A285 (2001). Crossref
  3. P. Poizot, S. Laruelle, S. Grugeon, and J.-M. Tarascon, J. Electrochem. Soc., 149: A1212 (2002). Crossref
  4. P. Poizot, S. Laruelle, S. Dupont, and J.-M. Tarascon, Nature, 407: 496 (2000). Crossref
  5. A. Débart, L. Dupont, P. Poizot, J.-B. Leriche, and J. M. Tarascon, J. Electrochem. Soc., 148: A1266 (2001). Crossref
  6. J.-M. Tarascon and M. Armand, Nature, 414: 359 (2001). Crossref
  7. J. Y. Xiang, X. L. Wang, X. H. Xia, J. Zhong, and J. P. Tu, J. Alloys Compd., 509: 157 (2011). Crossref
  8. F. Belliard, P. A. Conner, and J. T. S. Irvine, Solid State Ion., 135: 163 (2000). Crossref
  9. J. J. Chen, K. Wang, and W. L. Zhou, IEEE Trans. Nanotechnol., 10: 968 (2011). Crossref
  10. E. J. Wolfrum, R. M. Meglen, D. Peterson, and J. Sluiter, Sensor Actuat. B-Chem., 115: 322 (2006). Crossref
  11. P. C. Chen, F. N. Ishikawa, H. K. Chang, K. Ryu, and C. Zhou, Nanotechnology, 20: 125503 (2009). Crossref
  12. T. Kunt, T. J. McAvoy, R. E. Cavicchi, and S. Semancik, Proc. of ADCHEM, 30: 91 (1997). Crossref
  13. D. P. Joseph and C. Venkateswaran, Journal of Atomic and Molecular Physics, 2011, Article ID 270540 (2011). Crossref
  14. X. Deng, L. Zhang, J. Guo, Q. Chen, and J. Ma, Mater. Res. Bull., 90: 170 (2017). Crossref
  15. Q. Pan, L. Qin, J. Liu, and H. Wang, Electrochim. Acta, 55: 5780 (2010). Crossref
  16. Z. W. Fu, F. Huang, Y. Zhang, Y. Chu, and Q. Z. Qin, J. Electrochem. Soc., 150: A714 (2003). Crossref
  17. C. Q. Zhang, J. P. Tu, Y. F. Yuan, X. H. Huang, X. T. Chen, and F. Mao, J. Electrochem. Soc., 154: A65 (2007). Crossref
  18. S. Q. Wang, J. Y. Zhang, and C. H. Chen, Scr. Mater., 57: 337 (2007). Crossref
  19. W.-M. Zhang, X.-L. Wu, J.-S. Hu, Y.-G. Guo, and L.-J. Wan, Adv. Funct. Mater., 18: 3941 (2008). Crossref
  20. G. Cui, Y.-S. Hu, L. J. Zhi, D. Q. Wu, I. Lieberwirth, J. Maier, and K. Mullen, Small, 3: 2066 (2007). Crossref
  21. H. B. Wang, Q. M. Pan, Y. X. Chen, J. W. Zhao, and G. P. Yin, Electrochim. Acta, 54: 2851 (2009). Crossref
  22. W. S. Khan, C. Cao, Z. Usman, Z. Usmana, S. Hussaina, G. Nabia, F. K. Butta, Z. Alia, T. Mahmooda, and N. A. Niazbet, Mater. Res. Bull., 46: 2261 (2011). Crossref
  23. J. M. Yang, Y. T. Hsieh, T. T. Chu-Tien, and I-W. Sun, J. Electrochem. Soc., 158: D235 (2011). Crossref
  24. C. Fournier and F. Favier, Electrochem. Commun., 13: 1252 (2011). Crossref
  25. R. Gazia, A. Chiodoni, S. Bianco, A. Lamberti, M. Quaglio, A. Sacco, E. Tresso, P. Mandracci, and C. F. Pirri, Thin Solid Films, 524: 107(2012). Crossref
  26. N. A. Lashkova, A. I. Maximov, A. A. Ryabko, A. A. Bobkov, V. A. Moshnikov, and E. I. Terukov, Semiconductors, 50: 1276 (2016). Crossref
  27. V. M. Latyshev, A. S. Kornyushchenko, and V. I. Perekrestov, J. Nano- Electron. Phys., 6, No. 4: 04023 (2014) (in Russian).
  28. A. S. Kornyushchenko, A. H. Jayatissa, V. V. Natalich, and V. I. Perekrestov, Thin Solid Films., 604: 48 (2016). Crossref
  29. V. I. Perekrestov and S. N. Kravchenko, Instrum. Exp. Tech., 45: 404 (2002). Crossref
  30. V. I. Perekrestov, A. I. Olemskoi, A. S. Kornyushchenko, and Yu. A. Kosminskaya, Phys. Solid State, 51: 1060 (2009). Crossref
  31. R. A. Lydyn, L. L. Andreeva, and V. A. Molochko, Konstanty Neorhanycheskykh Veshchestv: Spravochnyk [Constants of Inorganic Substances: A Handbook], (Moscow: Drofa: 2006), p. 144 (in Russian).