Отримання та структурно-морфологічні характеристики поруватих наносистем Zn/ZnO та Zn/ZnO/NiO

Г. С. Корнющенко, С. Т. Шевченко, В. В. Наталiч, В. І. Перекрестов

Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова, 2, 40007 Суми, Україна

Отримано: 17.06.2020; остаточний варіант - 16.11.2020. Завантажити: PDF

У роботі викладено технологічні умови формування двошарових і тришарових поруватих систем Zn/ZnO і Zn/ZnO/NiO. На першому етапі розглянуто структуроутворення базових поруватих систем Zn в процесі близькорiвноважної стаціонарної конденсації, а також розглянуто деякі аспекти управління цим процесом за допомогою самоорганізації незмінних в часі малих пересичень парів, що конденсуються. При отриманні поруватих систем Zn спочатку на підкладки з лабораторного скла за допомогою двох магнетронних розпорошувачів наносили двошарові контактні площинки на основі Cr і Au. Загальна товщина контактних площинок становила 0,8 мкм. Необхідність попереднього нанесення контактних площинок обумовлена тим, що механізм зародження поруватих структур Zn і подальшого їх нарощування залежать від природи поверхні підкладки. На наступному етапі на контактних площинках були отримані поруваті шари Zn трьох типів. При реалізації гранично слабких пересичень утворюються поруваті структури Zn у вигляді пов’язаних нанониток, а за поступового підвищення пересичення спостерігається перехід до утворення поруватих структур на основі об’ємних кристалів. Показана можливість зниження опору багатошарових систем за допомогою неповного окислення базових поруватих шарів Zn або нанесення на них плівок ZnO та NiO, що є важливим для практичного застосування отриманих шарів при створенні електродів літій-йонних акумуляторів. На основі аналізу результатів растрової та просвічувальної електронної мікроскопії, енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії та рентґенівської дифрактометрії оптимізовано фазовий і елементний склади, а також структурно-морфологічні характеристики складових шарів Zn/ZnO і Zn/ZnO/NiO.

Ключові слова: поруваті наноструктури, магнетронне розпорошення, нанонитки, багатошарові системи, наносистеми Zn/ZnO, наносистеми Zn/ZnO/NiO.

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

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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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).