DOI: 10.17586/2226-1494-2017-17-1-46-51


УДК535.343.2, 539.213.27

ФОРМИРОВАНИЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННОЙ ПЛЕНКИ CuO НА ПОВЕРХНОСТИ ФТОРОФОСФАТНЫХ СТЕКОЛ

Колобкова Е.В., Ба М.Д., Кочеткова А.С.


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Колобкова Е.В., Ба Минь Динь, Кочеткова А.С. Формирование наноструктурированной пленки CuO на поверхности фторофосфатных стекол // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2017. Т. 17. № 1. С. 46-51. doi: 10.17586/2226-1494-2017-17-1-46-51

Аннотация

Сформированы и исследованы пленки CuO на поверхности фторофосфатных стекол состава 25Na2O-50P2O5-10GaO3-10AlF3-5ZnO, активированных 2, 4 и 5 мол.% CuCl сверх 100%. Обнаружено, что рост пленки происходит по механизму обратной диффузии при вторичной термообработке образцов. Изучено влияние концентрации меди, окислительно-восстановительных условий синтеза и температурно-временных параметров термообработки. На основании данных рентгенофазового анализа показано, что в интервале температуры термообработки T=380–420 oC в атмосфере воздуха пленка состоит из нанокристаллов CuO со средним размером 16–18 нм, а увеличение температуры и времени термообработки приводит к росту толщины пленки. Показано, что пленка состоит из кристаллитов неправильной формы, латеральный размер которых лежит в интервале 100–350 нм, а высота видимой части составляет 15–25 нм. Средняя шероховатость поверхности, измеренная на участке сканирования 1×1 мкм, равна 3,1 нм. Обнаружено, что при термообработке в восстановительных условиях в зависимости от длительности процесса формируются нанокристаллы Cu2O или металлической меди.


Ключевые слова: фторофосфатные стекла, медь, нанокристаллы, тонкие пленки, спектры поглощения

Благодарности. Работа выполнена при государственной финансовой поддержке Российского научного фонда (Соглашение № 14-23-00136).

Список литературы
1.     Tiwari J.N., Tiwari R.N., Kim K.S. Zero-dimensional, one-dimensional, two-dimensional and three-dimensional nanostructured materials for advanced electrochemical energy devices // Progress in Materials Science. 2012. V. 57. N 4. P. 724–803. doi: 10.1016/j.pmatsci.2011.08.003
2.     Xia Y., Yang P., Sun Y., Wu Y., Mayers B., Gates B., Yin Y., Kim F., Yan H. One-dimensional nanostructures: synthesis, characterization, and applications // Advanced Materials. 2003. V. 15. N 5. P. 353–389. doi: 10.1002/adma.200390087
3.     Bourne L.C., Yu P.Y., Zettl A., Cohen M.L. High-pressure electrical conductivity measurements in the copper oxides // Physical Review B. 1989. V. 40. N 16. P. 10973–10976. doi: 10.1103/physrevb.40.10973
4.     Azam A., Ahmed A.S., Oves M., Khan M.S., Memic A. Size-dependent antimicrobial properties of CuO nanoparticles against Gram-positive and -negative bacterial strains // International Journal Nanomedicine. 2012. V. 7. P. 3527–3535. doi: 10.2147/ijn.s29020
5.     Siemons W., Koster G., Blank D.H., Hammond R.H., Geballe T.H., Beasley M.R. Tetragonal CuO: end member of the 3d transition metal monoxides // Physical Review B. 2009. V. 79. N 19. Art. 195122.doi: 10.1103/physrevb.79.195122
6.     Wu D., Zhang Q., Tao M. LSDA+U study of cupric oxide: electronic structure and native point defects // Physical Review B. 2006. V. 73. N 23. Art. 235206.doi: 10.1103/physrevb.73.235206
7.     Anisimov V., Aryasetiawan F., Lichtenstein A. First-principles calculations of the electronic structure and spectra of strongly correlated systems: the LDA+ U method // Journal of Physics Condensed Matter. 1997. V. 9. N 4. P. 767–808. doi: 10.1088/0953-8984/9/4/002
8.     Asbrink S., Norrby L. J. A refinement of the crystal structure of copper (II) oxide with a discussion of some exceptional e.s.d.’s. // Acta Crystallographica Secttion A. 1970. V. 26. N 1. P. 8–15. doi: 10.1107/s0567740870001838
9.     Zhuang Z., Peng Q., Li Y. Controlled synthesis of semiconductor nanostructures in the liquid phase // Chemical Society Reviews. 2011. V. 40. N 11. P. 5492–5513. doi: 10.1039/c1cs15095b
10.  Jia W., Reitz E., Sun H., Li B., Zhang H., Lei Y. From Cu2(OH)3Cl to nanostructured sisal-like Cu(OH)2 and CuO: synthesis and characterization // Journal of Applied Physics. 2009. V. 105. N 6. Art. 064917. doi: 10.1063/1.3097286
11.  Ruhle S., Shalom M., Zaban A. Quantum-dot-sensitized solar cells // ChemPhysChem. 2010. V. 11. N 11. P. 2290–2304.doi: 10.1002/cphc.201000069
12.  Li Y., Yang X.Y., Feng Y., Yuan Z.Y., Su B.L. One-dimensional metal oxide nanotubes, nanowires, nanoribbons, and nanorods: synthesis, characterizations, properties and applications // Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. 2012. V. 37. N 1. P. 1–74. doi: 10.1080/10408436.2011.606512
13.  Meyer B., Polity A., Reppin D., Becker M., Hering P., Klar P. et al. Binary copper oxide semiconductors: from materials towards devices // Physica Status Solidi (B) Basic Research. 2012. V. 249. N 8. P. 1487–1509. doi: 10.1002/pssb.201248128
14.  Punnoose A., Magnone H., Seehra M.S., Bonevich J. Bulk to nanoscale magnetism and exchange bias in CuO nanoparticles // Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics. 2001. V. 64. N 17. Art. 174420. doi:  doi.org/10.1103/PhysRevB.64.174420
15.  Chen X.Y., Cui H., Liu P., Yang G.W. Shape-induced ultraviolet absorption of CuO shuttlelike nanoparticles // Applied Physics Letters. 2007. V. 90. N 18. Art. 183118. doi: 10.1063/1.2736285
16.  Singh D.P., Ali N. Synthesis of TiO2 and CuO nanotubes and nanowires // Science of Advanced Materials. 2010. V. 2. N 3. P. 295–335. doi: 10.1166/sam.2010.1095
17.  Filipic G., Cvelbar U. Copper oxide nanowires: a review of growth // Nanotechnology. 2012. V. 23. N 19. Art. 194001. doi: 10.1088/0957-4484/23/19/194001
18.  Reduto I.V., Chervinskii S.D., Kamenskii A.N., Karpov D.V., Lipovskii A.A.Self-organized growth of small arrays of metal nanoislands on the surface of poled ion-exchange glasses // Technical Physics Letters. 2016. V. 42. N 1. P. 93–95.doi: 10.1134/s1063785016010302


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2019 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика