ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ НАНОРОЗМІРНОГО ОКСИДУ ЦИНКУ ОТРИМАНОГО ЕЛЕКТРОХІМІЧНИМ МЕТОДОМ

Автор(и)

  • Рудик Б.П. Національний університет водного господарства та природокористування, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-0112-9466
  • Нечипорук Б.Д. Рівненський державний гуманітарний університет, Ukraine http://orcid.org/0000-0001-6206-7997
  • Коломис О.Ф. Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, Ukraine
  • Стрельчук В.В. Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, Ukraine
  • Джаган В.М. Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, Ukraine http://orcid.org/0000-0002-7839-9862
  • Юхимчук В.О. Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.24144/2414-0260.2021.1.47-52

Анотація

Для синтезу наноструктурованого ZnO було використано розроблений авторами електролітичний метод, перевагами якого є екологічність та економічність процесу, невисокі температури синтезу (20-98 °С) та відсутність потреби в застосуванні складного обладнання.

Розроблений метод дозволяє отримувати низькодисперсні матеріали різного елементного складу, зокрема, сполуки цинку – ZnO та гідроцинкіту, які вивчалися в цій роботі. Методом рентгено-структурного аналізу (РСА) встановлено, що для синтезованого ZnO притаманна гексагональна структура вюртциту P63mc, а для гідроцинкіту – моноклінна призматична структура C2/m. Дослідження синтезованих нанокристалів (НК) ZnO методом скануючої електронної мікроскопії показали, що для них притаманна форма стрижнів та «нанозірок», причому при збільшенні температури електроліту в процесі синтезу, концентрація останніх зростає. Водночас, згідно РСА при збільшенні температури електроліту концентрація гідроцинкіту в синтезованому порошку зменшується.

Встановлено, що технологічні параметри синтезу та наступного відпалу ZnO суттєво впливають на спектри фотолюмінесценції (ФЛ), зокрема, в роботі досліджено вплив на ФЛ збільшення концентрації кисню в електроліті. Показано, що продування через електроліт повітря в процесі синтезу ZnO приводить до зміни в останніх кількості фотогенеруючих дефектів VO+ та Oi, що проявляється в зміні інтенсивностей окремих смуг ФЛ. Зокрема, зареєстровано ріст інтенсивності смуги ~ 440 нм, яка зумовлена збільшенням кількості дефектів пов'язаних з включеннями оксигену (Оі) у ґратку ZnO та утворенням гідроцинкіту (Zn5(OH)6(CO3)2), формування останнього підтверджено РСА. Продемонстровано, що відпал синтезованого порошку, в процесі синтезу якого електроліт продувався повітрям, призводить до зростання на порядок інтенсивності екситонної смуги ZnO, що пояснено термічним розкладом гідроцинкіту до «активного» ZnO з досить розвинутою поверхнею. Продемонстровано, що отриманий люмінофор на основі нанокристалів ZnO, перекриває весь видимий спектр, що важливо для створення перспективних джерел білого світла.

В резонансних раманівських спектрах (lзбудж = 325 нм) відпалених ZnO зразків, проявляється лише один оптичний фонон 1-го порядку А1(LO) при ~ 573 см-1 та його обертони аж до 4-го порядку, що свідчить про високу кристалічну досконалість синтезованого ZnO.

Біографії авторів

Рудик Б.П., Національний університет водного господарства та природокористування

Пошуковець, завідувач лабораторій кафедри хімії та фізики

Нечипорук Б.Д., Рівненський державний гуманітарний університет

К.ф-мат.н, доцент

Коломис О.Ф., Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України

К. ф.-мат. н., с.н.с.

Стрельчук В.В., Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України

д.ф-мат.н., проф.

Джаган В.М., Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України

д.ф-мат.н., проф.

Юхимчук В.О., Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України

Д.ф-мат.н., проф.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-06-30