Сравнительные свойства и способы нанесения пленок оксидов титана и цинка

В целом результаты анализа указывают на отсутствие соответствия между данными различных авторов и нанеопределенность в вопросе влияния целенаправленного легирования на взаимосвязь фотокаталитических и фотолюминесцентных свойств оксидных полупроводников. В качестве объекта в настоящей работе был выбран оксид цинка, легированный медью и марганцем в низкой концентрации (не более 0.151%). Исследования образцов свидетельствуют, что модификация ZnO ионами Cun+ и Mnm+ приводит к повышению его каталитической активности в реакции окисления СО, но уменьшает его фотокаталитическую активность в реакции разложения метиленового синего. Одновременное рассмотрение каталитических и фотокаталитических свойств показывает, что оба процесса определяются в основном параметрами зонной структуры полупроводника. Известно, что она определяет и фотолюминесцентные свойства материала. Поэтому целью настоящей работы являлось изучение взаимосвязи между фотолюминесцентными и фотокаталитическими свойствами таких образцов, выбранных в связи с тем, что их физикохимические характеристики и каталитические свойства хорошо исследованы авторами [12–14]. Кроме того, подробно изучен механизм включения выбранных примесей в ходе спонтанной кристаллизации предшественника — кристаллического осадка оксалата цинка — при выбранных условиях синтеза [15]. Механизм включения меди и марганца неодинаков и в дополнение к этому зависит от соотношения концентрации ионов Zn2+ и оксалатионов (COO)22 в исходных растворах.Понимание влияния направленного легирования на фотокаталитические и фотолюминесцентные свойства ZnO будет полезно при разработке новых полупроводниковых фотокатализаторов, а также для экспрессоценкифотокаталитических свойств материала. Последнее оказывается особенно важным даже для классического фотокатализатора TiO2, поскольку понимание соотношения фотокаталитических и фотолюминесцентных свойств затруднено из-за фазового перехода анатаз– рутил при получении плёнок оксидов металлов, что также сложным образом влияет на фотокаталитические свойства.Список литературыАбрамова В.И., Сергеев Н.Н., Сергеев А.Н. Конструкционные материалы в автомобилестроении. Учебное пособие / ФГБОУ ВПО «Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого». Тула, 2015.Белов А.Н., Гаврилин И.М., Гаврилов С.А., Дронов А.А. Особенности морфологии пленок оксида титана, полученных вытягиванием подложек из раствора // Изв. вузов. Электроника. 2010. № 6. С. 8-11.Гамалеев В.А., Михно А.С., Величко Р.В. Исследование режимов нанесения тонких слоев оксида цинка методом магнетронного распыления для устройств сенсорики // ЮНЦ РАН: тезисы докладов VIII ежегод. науч. конф. студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (Ростов-на-Дону, 11–26 апр., 2012). Ростов н/Д: Изд-во ЮНЦ РАН, 2012. с. 200-201.Гвоздев А.Е., Стариков Н.Е., Золотухин В.И., Сергеев Н.Н., Сергеев А.Н., Бреки А.Д. Технология конструкционных и эксплуатационных материалов. Учебник / Под редакцией А.Е. Гвоздева. Тула, 2016.Гуськов В.Н., Гуськов А.В., Захаров М.А., Карпова Е.В., Балдаев Л.Х., Герасимов Д.С. Современное состояние номенклатуры прекурсоров для получения оксидных покрытий методом химического парофазного осаждения (CVD) // Евразийское Научное Объединение. 2016. Т. 2. № 3 (15). С. 87-100.Каня В.А., Пономаренко В.С. Эксплуатационные материалы. Электронный ресурс: курс лекций / Министерство образования и науки Российской Федерации; ФГБО ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)». Омск, 2015.Малыгин Ф.К., Стариков Н.Е., Гвоздев А.Е., Золотухин В.И., Сергеев Н.Н., Бреки А.Д. Материаловедение. Учебник для вузов / Малыгин Ф.К., Стариков Н.Е., Гвоздев А.Е., Золотухин В.И., Сергеев Н.Н., Бреки А.Д.. Тула, 2015.НАНОФАБ НТК-9 // Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2011. т. 114. № 1. с. 109–116.Сангвал К. Травление кристаллов: Теория. Эксперимент. Применение. М.: Мир, 1990. 496 с.Физико-химические методы в химии координационных соединений XXV международная Чугаевская конференция по координационной химии и II молодежная конференция-ШКОЛА: Тезисы докладов / Конференция приурочена к 80-летию академика Кузнецова Н.Т. 2011.Baum, T. H.; Roeder, J. F.; Xu, C.; Hendrix, B. C. Source reagent compositions for CVD formation of high dielectric constant and ferroelectric metal oxide thin films and method of using same. U.S. Pat. Appl. Publ. (2002), US 20020015790 A1 20020207.Bhakta R, Thomas R, Hipler F., Bettinger H.F., Müller J., Ehrhart P., Devi A MOCVD of TiO2 thin films and studies on the nature of molecular mechanisms involved in the decomposition of [Ti(OPri)2(tbaoac)2] // J. Mater. Chem. 14. (2004) 3231-3238.Choudhary N. ,Kharat D.K. , Kaur D. Structural, electrical and mechanical properties of magnetron sputtered NiTi/PZT/TiOx thin film heterostructures // Surface and Coatings Technology. 2011. v. 205. № 11. p. 3387-3396.Gao W., Li Z. ZnO thin films produced by magnetron sputtering // Ceramic In-ternational. 2004. v. 30. p. 1155-1159.Giolando, D. M. Volatile organometallic complexes of lowered reactivity suitable for use in chemical vapor deposition of metal oxide films. U.S. Pat. Appl. Publ. (2002), US 20020071912 A1 20020613.Jing L.Q., Yuan F.L., Hou H.G., Xin B.F., Cai W.M., Fu H.G. // Sci. Chin. B, 48, 25 (2005).Jones, A. C. Chemical vapordepositing of tin oxide film onto heated substrates using tetraalkoxy compounds. Brit. UK Pat. Appl. (1996), GB 2294273 A 19960424.Kobrinsky V., Fradkin E. , Lumelsky V. , Rothchild A. , Komem Y. , Lifshitz Y. Tunable gas sensing properties of p- and n-doped ZnO thin films // Sensors and actuators B. 2010. v. 148. P. .379-387.Kuang D., Brillet J., Ch P.et al. Application of Highly Ordered TiO2 Nanotube Arrays in Flexible Dye-Sensitized Solar Cells // American Chemical Society. 2008. Vol. 2. N 6. P. 1113–1116.Mbamara U.S., Akinwunmi O.O., Obiajunwa E.I., Ojo I.A.O., Ajayi E.O.B. Deposition and characterization of nitrogendoped zinc oxide thin films by MOCVD using zinc acetateammonium acetate precursor // J. Mod. Phys. 3. (2012).Mbamara U.S., Alozie G.A., Okeoma K.B., Iroegbu C. Effect of deposition temperature on the FTIR absorbance of zinc oxide thin films produced by MOCVD // J. Mod. Phys. 4. (2013) 349353.Osaki I., Yasuda H. Optical properties of electrochemically processed ZnO nanowire array in quasimicrogravity condition // Space Utiliz Res. 2007 Vol. 23.Richert, M.; Piszczek, P.; Grodzicki, A.New diμoxoμacetylenedicarboxylateisopropanolatedititanium(IV) complex and process for its production. Pol. (2012), PL 212339 B1 20120928.Sarou-Kanian V., Gleizes A.N., Florian P., Samélor D., Massiot D., Vahlas C. Temperaturedependent 4, 5 and 6fold coordination of aluminum in MOCVDgrown amorphous alumina films: a very high field 27AlNMR study // J. Phys. Chem. C. 117. (2013) 21965-21971.Shalini K., Chandrasekaran S., Shivashankar S.A. Growth of nanocrystalline TiO2 films by MOCVD using a novel precursor // J. Cryst. Growth. 284. (2005) 388-395.Shin, H.K. Precursor compounds for metal oxide film deposition and methods of film deposition using the same. U.S. Pat. Appl. Publ. (2003), US 20030118725 A1 20030626.Shin, H.K. Precursor compounds for metal oxide film deposition and methods of film deposition using the same. Eur. Pat. Appl. (2003), EP 1310500 A1 20030514.Sotelo-Vazquez C., QuersadaCabrera R., Darr J.A., Parkin I.P. Singlestep synthesis of doped TiO2 stratified thinfilms by atmosphericpressure chemical vapour deposition // J. Mat. Chem. A. 2. (2014) 7082-7087.Synthesis of well-aligned ZnOnanorod arrays with high optical property via a low-temperature solution method / M.Wang et al. // J. of Cryst. Growth. 2006. Vol. 291. P. 334-339.Wang X., Song J., Liu J., Wang Z.L. Direct-current nanogenerator driven by ultrasonic waves // Science. 2007. Vol. 316. P. 102-105.Yang R., Chueh Y.L., Morber J.R.et al. Single-crystalline branched zinc phosphide nanostructures: synthesis, properties, and optoelectronic devices // Nano Lett. 2007. Vol. 7. P. 269-275.Zhao J., Jin Z.G., Liu X.X., Liu Z.F. Growth and morphology of ZnOnanorods prepared from Zn(NO3)2/NaOH solutions // J. of the European Ceramic Society. 2006. Vol. 26. N 16. P. 3745-3752.Zunke I., Wolf S., Heft A., Schimanski A., Grünler B., Ronning C., Seidel P. Structural properties of zinc oxide deposited using atmospheric pressure combustion chemical vapor deposition // Thin Solid Films 565. (2014) 45-53.