Виготовлення та дослідження характеристик тонкоплівкових гетероструктур CuO/Cu<sub>2</sub>O на підкладинках Si/ZnO методом магнетронного розпорошення задля фотоелектричних застосувань

Випуски МФіНТ » Том 48, випуск 9

Виготовлення та дослідження характеристик тонкоплівкових гетероструктур CuO/Cu₂O на підкладинках Si/ZnO методом магнетронного розпорошення задля фотоелектричних застосувань

І. О. Косімов$^{1}$, Ш. Т. Хожієв$^{1,2}$, К. Т. Довранов$^{3}$, М. А. Давлатов$^{4}$, Ф. Ф. Арзікулов$^{2,5}$, У. Х. Холіков$^{5}$

$^{1}$Інститут біоорганічної хімії імені О. С. Содікова Академії наук Республіки Узбекистан, просп. Мірзо Улугбека, 83, 100125 Ташкент, Республіка Узбекистан
$^{2}$Ташкентський державний медичний університет, вул. Фарабі, 2, 100109 Ташкент, Республіка Узбекистан
$^{3}$Каршинський державний університет, вул. Кучабаг, 17, 180119 Карші, Республіка Узбекистан
$^{4}$Каршинський державний технічний університет, просп. Мустакіллик, 225, 180100 Карші, Республіка Узбекистан
$^{5}$Термезький державний університет інженерних та сільськогосподарських технологій, вул. Іслома Карімова, 228A, 190100 м. Термез, Республіка Узбекистан

Отримано: 16.08.2025; остаточний варіант - 16.06.2026. Завантажити: PDF

У цій роботі тонкоплівкові гетероструктури CuO і Cu₂O були виготовлені на підкладинках Si/ZnO за допомогою методи магнетронного напорошення за різних умов підготовки підкладинки. Процес осадження проводився у трьох режимах: без нагрівання підкладинки, з нагріванням до 600_oC та з нагріванням до 600–800_oC із подальшим очищенням йонами жеврійного розряду. Було проведено всебічну характеризацію для дослідження кристалічности, фазового складу, морфології поверхні й оптичних властивостей плівок. Рентґенівська дифракційна аналіза (XRD) показала, що високотемпературний нагрів у поєднанні з йонним очищенням приводить до формування добре кристалізованих, щільних і гладких плівок із чистим фазовим складом. Зокрема, плівки Cu₂O, вирощені на очищених йонами підкладинках за 800_oC, продемонстрували формування 100% кристалічної фази. Сканувальна електронна мікроскопія (СЕМ) та енергодисперсійна спектроскопія (EDS) підтвердили рівномірний розподіл нанорозмірних зерен, а Раманова спектроскопія верифікувала фазову ідентифікацію CuO та Cu₂O. Результати свідчать, що оптимізація температури підкладинки та попереднє оброблення поверхні істотно підвищує структурну й оптичну якість напівпровідникових шарів оксиду Купруму. Створені гетероструктури CuO/Cu₂O демонструють високий потенціял для використання у високоефективних та екологічно чистих сонячних елементах.

Ключові слова: CuO, Cu₂O, тонкі плівки, магнетронне розпорошення, гетероструктури, кристалічність, СЕМ, Раманова спектроскопія, сонячні елементи.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v48/i09/0999.html

PACS: 07.05.Fb, 61.66.Fn, 68.37.Hk, 68.55.Nq, 72.20.Pa, 72.40.+w, 81.15.Cd

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА

T. Minami, Y. Nishi, T. Miyata, and J. I. Nomoto, Appl. Phys. Express, 4, No. 6: 062301 (2011).
A. Mittiga, E. Salza, F. Sarto, M. Tucci, and R. Vasanthi, Appl. Phys. Lett., 88, No. 16: 163502 (2006).
M. Izaki, T. Shinagawa, K. T. Mizuno, Y. Ida, M. Inaba, and A. Tasaka, J. Phys. D: Appl. Phys., 40, No. 11: 3326 (2007).
S. S. Jeong, A. Mittiga, E. Salza, A. Masci, and S. Passerini, Electrochim. Acta, 53, No. 5: 2226 (2008).
M. Izaki, K. T. Mizuno, T. Shinagawa, M. Inaba, and A. Tasaka, J. Electrochem. Soc., 153, No. 9: C668 (2006).
K. Fujimoto, T. Oku, T. Akiyama, and A. Suzuki, J. Phys.: Conf. Ser., 433: 012024 (2013).
K. Nakaoka and K. Ogura, J. Electrochem. Soc., 149, No. 11: C579 (2002).
K. Fujimoto, T. Oku, and T. Akiyama, J. Ceram. Soc. Jpn., 119, No. 1390: 402 (2011).
T. Oku, T. Noma, A. Suzuki, K. Kikuchi, and S. Kikuchi, J. Phys. Chem. Solids, 71, No. 4: 551 (2010).
T. Oku, R. Motoyoshi, K. Fujimoto, T. Akiyama, B. Jeyadevan, and J. Cuya, J. Phys. Chem. Solids, 72, No. 11: 1206 (2011).
M. I. Domnina, S. K. Filatov, I. Zyuzyukina, and L. P. Vergasova, Neorg. Mater., 22: 1743 (1986).
M. A. Davlatov, K. T. Davranov, X. T. Dovranov, S. N. Xusanov, A. R. Kodirov, and S. Xolikulova, East Eur. J. Phys., 2: 330 (2025).
H. Kidowaki, T. Oku, and T. Akiyama, J. Phys.: Conf. Ser., 352: 012022 (2012).
T. Oku, A. Takeda, A. Nagata, K. Fujimoto, T. Akiyama, and A. Suzuki, J. Phys.: Conf. Ser., 352: 012024 (2012).
K. T. Dovranov, M. Vinnichenko, M. Normuradov, X. Davranov, D. Nabiyev, M. Davlatov, A. Kodirov, P. Parmonov, and N. Kurbonov, Proc. Int. Conf. Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech) (2024), p. 308.
T. Oku, A. Takeda, A. Nagata, R. Motoyoshi, K. Fujimoto, T. Noma, and E. Ōsawa, Light Harvesting Nanomaterials (Bentham Science Publishers: 2015).
K. T. Dovranov, M. T. Normuradov, M. A. Davlatov, K. T. Dovranov, T. Toshev, and N. Kurbonov, East Eur. J. Phys., No. 3: 350 (2024).
P. Engelhart, N. P. Harder, R. Grischke, A. Merkle, R. Meyer, and R. Brendel, Prog. Photovolt. Res. Appl., 15, No. 3: 237 (2007).
B. K. Meyer, A. Polity, D. Reppin, M. Becker, P. Hering, P. J. Klar, and C. Ronning, Phys. Status Solidi B, 249, No. 8: 1487 (2012).