Меню
Публикации
2025
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-3-339-347
УДК 535.016
Оптические свойства границы раздела тонких пленок оксидов индия и олова с лазерно-осажденными одностенными углеродными нанотрубками
Читать статью полностью
Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования:
Аннотация
Ссылка для цитирования:
Тойкка А.С., Каманина Н.В. Оптические свойства границы раздела тонких пленок оксидов индия и олова с лазерно-осажденными одностенными углеродными нанотрубками // Научнотехнический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024. Т. 24, № 3. С. 339–347. doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-3-339-347
Аннотация
Введение. Представлены результаты исследования оптических свойств тонких пленок на основе оксидов индия и олова (Indium Tin Oxide, ITO) с одностенными углеродными нанотрубками. Метод. Тонкие пленки ITO напылялись на подложки стекла К8 методом лазерно-ориентированного осаждения. Этим же методом на поверхность ITO наносились одностенные углеродные нанотрубки. Для варьирования параметров границы раздела применялась перестройка средней напряженности электрического поля в процессе осаждения в диапазоне 100–600 В/см. Идентификация структур производилась методом эллипсометрии в спектральном диапазоне 200–800 нм. Для интерпретации результатов эллипсометрии тонких пленок ITO на стеклянных подложках К8 применялись совместно модели Коши (для подложек) и Лоренца (для ITO). Анализ границы раздела ITO c углеродными нанотрубками проводился методом аппроксимации сплошной среды и с использованием модели Лоренца с несколькими осцилляторами. Основные результаты. Показано, что при лазерно-ориентированном осаждении углеродных нанотрубок на поверхность тонких пленок ITO, согласно методу аппроксимации сплошной среды, толщина границы раздела ITO–углеродные нанотрубки варьируется в диапазоне 23–36 нм при содержании углеродных нанотрубок в диапазоне 30–64 % на границе раздела. Рост данных параметров коррелирует с увеличением средней напряженности электрического поля в процессе осаждения углеродных нанотрубок. В соответствии с моделью Лоренца наблюдается длинноволновый сдвиг пиков коэффициентов экстинкции и снижение показателя преломления границы раздела в видимой области. Данный эффект можно объяснить имплантацией углеродных нанотрубок в ITO. При увеличении напряженности электрического поля повышается вклад лазерно-осажденных углеродных нанотрубок в границу раздела ITO–углеродные нанотрубки, который сопровождается уменьшением показателя преломления в видимой области и длинноволновым сдвигом пиков коэффициентов экстинкции. Обсуждение. Полученные результаты свидетельствуют о формировании композитной структуры на основе ITO с углеродными нанотрубками, оптическими свойствами которой можно управлять путем изменения средней напряженности электрического поля в процессе лазерно-ориентированного осаждения. Указанные структуры могут быть использованы при проектировании элементов оптической электроники в случаях необходимости оптического согласования с соседними функциональными слоями.
Ключевые слова: ITO, оксиды индия и олова, одностенные углеродные нанотрубки, граница раздела, лазерный ориентированный метод осаждения, эллипсометрия, оптические свойства
Благодарности. Исследование частично поддержано грантом Российского научного фонда № 24-23-00021.
Список литературы
Благодарности. Исследование частично поддержано грантом Российского научного фонда № 24-23-00021.
Список литературы
- Dong W.J., Yu H.K., Lee J.L. Abnormal dewetting of Ag layer on three-dimensional ITO branches to form spatial plasmonic nanoparticles for organic solar cells // Scientific Reports. 2020. V. 10. N 1. P. 12819. https://doi.org/10.1038/s41598-020-69320-4
- Amin R., Maiti R., Gui Y., Suer C., Miscuglio M., Heidari E., Khurgin J.B., Chen R.T., Dalir H., Sorger V.J. Heterogeneously integrated ITO plasmonic Mach–Zehnder interferometric modulator on SOI // Scientific Reports. 2021. V. 11. N 1. P. 1287. https://doi.org/10.1038/s41598-020-80381-3
- Liu C., Wang J., Wang F., Su W., Yang L., Lv J., Fu G., Li X., Liu Q., Sun T., Chu P.K. Surface plasmon resonance (SPR) infrared sensor based on D-shape photonic crystal fibers with ITO coatings // Optics Communications. 2020. V. 464. P. 125496. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2020.125496
- Hong C.H., Shin J.H., Ju B.K., Kim K.-H., Park N.-M., Kim B.-S., Cheong W.-S. Index-matched indium tin oxide electrodes for capacitive touch screen panel applications // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2013. V. 13. N 11. P. 7756–7759. https://doi.org/10.1166/jnn.2013.7814
- Ahmed M., Bakry A., Qasem A., Dalir H. The main role of thermal annealing in controlling the structural and optical properties of ITO thin film layer // Optical Materials. 2021. V. 113. P. 110866. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2021.110866
- Losego M.D., Efremenko A.Y., Rhodes C.L., Cerruti M.G., Franzen S., Maria J.P. Conductive oxide thin films: Model systems for understanding and controlling surface plasmon resonance // Journal of Applied Physics. 2009. V. 106. N 2. P. 024903. https://doi.org/10.1063/1.3174440
- El Nahrawy A.M., Abou Hammad A.B., Youssef A.M., Mansour A.M., Othman A.M. Thermal, dielectric and antimicrobial properties of polystyrene-assisted/ITO:Cu nanocomposites // Applied Physics A. 2019. V. 125. N 1. P. 46. https://doi.org/10.1007/s00339-018-2351-5
- Mei F., Huang J., Yuan T., Li R. Effect of cerium doping on the microstructure and photoelectric properties of Ce-doped ITO films // Applied Surface Science. 2020. V. 509. P. 144810. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.144810
- Taha H., Jiang Z.T., Yin C.Y., Henry D.J., Zhao X., Trotter G., Amri A. Novel approach for fabricating transparent and conducting SWCNTs/ITO thin films for optoelectronic applications // Journal of Physical Chemistry C. 2018. V. 122. N 5. P. 3014–3027. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.7b10977
- Toikka A., Ilin M., Kamanina N. Perspective coatings based on structured conducting ITO thin films for general optoelectronic applications // Coatings. 2024. V. 14. N 2. P. 178. https://doi.org/10.3390/coatings14020178
- Каманина Н.В., Васильев П.Я., Студенов В.И. Оптическое покрытие на основе ориентированных в электрическом поле углеродных нанотрубок для оптического приборостроения, микро- и наноэлектроники при нивелировании границы раздела сред: твердая подложка-покрытие. Патент RU 2405177. Бюл. 2010. № 33.
- Complete EASE: Data Analysis Manual (version 4.63). J.A. Wollam Co. 2011, 410 p.
- Jung Y.S. Spectroscopic ellipsometry studies on the optical constants of indium tin oxide films deposited under various sputtering conditions // Thin Solid Films. 2004. V. 467. N 1-2. P. 36–42. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2004.02.047
- Emam-Ismail M., El-Hagary M., El-Sherif H.M., El-Nahass M.M. Spectroscopic ellipsometry and morphological studies of nanocrystalline NiO and NiO/ITO thin films deposited by e-beams technique // Optical Materials. 2021. V. 112. P. 110763. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2020.110763
- Ermolaev G.A., Tsapenko A.P., Volkov V.S., Volkov V.S., Anisimov A.S., Gladush Y.G., Nasibulin A.G. Express determination of thickness and dielectric function of single-walled carbon nanotube films // Applied Physics Letters. 2020. V. 116. N 23. P. 231103. https://doi.org/10.1063/5.0012933
- Kamanina N.V., Zubtcova Yu.A., Kukharchik A.A., Lazar C., Rau I. Control of the IR-spectral shift via modification of the surface relief between the liquid crystal matrixes doped with the lanthanide nanoparticles and the solid substrate // Optics Express. 2016. V. 24. N 2. P. A270–A275. https://doi.org/10.1364/oe.24.00a270
- Sheka E.F., Chernozatonskii L.A. Graphene-carbon nanotube composites // Journal of Computational and Theoretical Nanoscience. 2010. V. 7. N 9. P. 1814–1824. https://doi.org/10.1166/jctn.2010.1546
