Оптичні та електричні властивості Tb–ZnO/SiO2 в ІЧ-області спектра
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe64.5.434Ключові слова:
оксид цинку, SiO2, IЧ-вiдбивання, тонка плiвка, дiелектрична пiдкладка, фонон, плазмон, концентрацiя електронiвАнотація
За допомогою методу IЧ-спектроскопiї зовнiшнього вiдбивання дослiджено оптичнi та електрофiзичнi властивостi плiвок оксиду цинку, легованого тербiєм. Плiвки було нанесено на пiдкладки оксиду кремнiю методом магнетронного напилення. Теоретичне моделювання спектрiв для структури ZnO/SiO2 проведено з використанням багатоосциляторної моделi в дiапазонi 50–1500 см−1 за орiєнтацiї електричного поля перпендикулярно до c-осi (E⊥C). Методом дисперсiйного аналiзу визначено оптичнi та електричнi властивостi плiвки ZnO, а також силу осциляторiв i значення їх коефiцiєнта затухання для плiвки та пiдкладки SiO2. З’ясовано вплив фононної та плазмон-фононної пiдсистем плiвки ZnO на форму спектра IЧ-вiдбивання структури Tb–ZnO/SiO2.
Посилання
C. Jagadish, S. Pearton. Zinc Oxide Bulk, Thin Films and Nanostructures. Processing, Properties and Applications (Elsevier, 2006).
N.O. Korsunska, I.V. Markevych, L.V. Borkovska, L.Yu. Khomenkova, L.Yu. Melnichuk, O.V. Melnichuk, Ye.F. Venger. Structural, Optical, and Electron-Phonon Properties of Doped High Energy-Gap Oxides (Nizhyn State University, 2018) (in Ukrainian).
I.V. Markevich, L.V. Borkovska, Ye.F. Venger, N.O. Korsunska, V.I. Kushnirenko, O.V. Melnichuk, L.Yu. Melnichuk, L.Yu. Khomenkova. Electrical, optical and luminescent properties of zinc oxide single crystals. Ukr. Fiz. Zh. Oglyady 13, 57 (2018) (in Ukrainian).
A.V. Rakov. Spectrophotometry of Thin-Film Semiconductor Structures (Sovetskoe Radio, 1975) (in Russian).
Ye.F. Venger, O.V. Melnichuk, Yu.A. Pasechnyk. Spectroscopy of Residual Rays (Naukova Dumka, 2001) (in Ukrainian).
E.A. Vinogradov, I.A. Dorofeev. Thermally Stimulated Electromagnetic Fields of Solids (Fizmatlit, 2010) (in Russian).
O. Melnichuk, L. Melnichuk, B. Tsykaniuk, Z. Tsybrii, P. Lytvyn, C. Guillaume, X. Portier, V. Strelchuk, Ye. Venger, L. Khomenkova, N. Korsunska. Investigation of undoped and Tb-doped ZnO films on Al2O3 substrate by infrared reflection method. Thin Solid Films 673, 136 (2019). https://doi.org/10.1016/j.tsf.2019.01.028
N. Korsunska, L. Borkovska, Yu. Polischuk, O. Kolomys, P. Lytvyn, I. Markevich, V. Strelchuk, V. Kladko, O. Melnichuk, L. Melnichuk, L. Khomenkova, C. Guillaume, X. Portier. Photoluminescence, conductivity and structural study of terbium-doped ZnO films grown on different substrates. Mater. Sci. Semicond. Process. 94, 51 (2019). https://doi.org/10.1016/j.mssp.2019.01.041
O.V. Melnichuk. Research of thin ZnO films on the SiC 6H surface using the IR spectroscopy method. Opto?elektron. Poluprovodn. Tekhn. 33, 146 (1998) (in Ukrainian).
A.V. Melnichuk. Optical and electrophysical properties of thin doped ZnO/SiC 6H films from the IR reflection spectra. Ukr. Fiz. Zh. 43, 1310 (1998).
E.F. Venger, L.Yu. Melnichuk, O.V. Melnichuk, T.V. Shovkoplyas. Guided-wave polaritons in ZnO/6H-SiC structures. In Proceedings of 16th International Conference on Spectroscopy of Molecules and Crystals, Kyiv (2003), p. 126. https://doi.org/10.1117/12.569812
E.F. Venger, A.V. Melnichuk, Ju.A. Pasechnik, E.I. Sukhenko. IR spectroscopy studies of the zinc oxide on sapphire structure. Ukr. Fiz. Zh. 42, 1357 (1997).
Yu.I. Ukhanov. Optical Properties of Semiconductors (Nauka, 1977) (in Russian).
E.F. Venger, L.Yu. Melnichuk, A.V. Melnichuk, T.V. Semikina. IR spectroscopic study of thin ZnO films grown using the atomic layer deposition method. Ukr. Fiz. Zh. 61, 1059 (2016) (in Ukrainian).
? U. ? Ozg?ur, Ya. I. Alivov, C. Liu, A. Teke, M.A. Reshchikov, S. Do?gan, V. Avrutin, S.-J. Cho, H. Morko?c. A comprehensive review of ZnO materials and devices. J. Appl. Phys. 98, 041301 (2005). https://doi.org/10.1063/1.1992666
Z.L. Wang. Zinc oxide nanostructures: growth, properties and applications. J. Phys.: Condens. Matter 16, R829 (2004). https://doi.org/10.1088/0953-8984/16/25/R01
K.V. Shalimova, Physics of Semiconductors (Energoatomizdat, 1985) (in Russian).
X. Gu, M.A. Reshchikov, A. Teke, D. Johnstone, H. Morko?c. GaN epitaxy on thermally treated c-plane bulk ZnO substrates with O and Zn faces. Appl. Phys. Lett. 84, 2268 (2004). https://doi.org/10.1063/1.1690469
F. Hamdani. Microstructure and optical properties of epitaxial GaN on ZnO (0001) grown by reactive molecular beam epitaxy. J. Appl. Phys. 83, 983 (1998). https://doi.org/10.1063/1.366786
T. Dietl, H. Ohno, F. Matsukura, J. Cibert, D. Ferrand. Zener model description of ferromagnetism in zinc-blende magnetic semiconductors. Science 287 (5455), 1019 (2000). https://doi.org/10.1126/science.287.5455.1019
S.J. Pearton, C.R. Abernathy, G.T. Thaler, R.M. Frazier, D.P. Norton, F. Ren, Y.D. Park, J.M. Zavada, I.A. Buyanova, W.M. Chen. Wide bandgap GaN-based semiconductors for spintronics. J. Phys.: Condens. Matter 16, R209 (2004). https://doi.org/10.1088/0953-8984/16/7/R03
S.J. Pearton, W.H. Heo, M. Ivill, D.P. Norton, T. Steiner. Dilute magnetic semiconducting oxides. Semicond. Sci. Technol. 19, R59 (2004). https://doi.org/10.1088/0268-1242/19/10/R01
Z.B. Fang, Y.S Tan, H.X. Gong, C.M. Zhen, Z.W. He, Y.Y. Wang. Transparent conductive Tb-doped ZnO films prepared by rf reactive magnetron sputtering. Mater. Lett. 59, 2611 (2005). https://doi.org/10.1016/j.matlet.2005.02.062
A. Elfakir, A. Douayar, R. Diaz, I. Chaki, P. Prieto, M. Loghmarti, A. Belayachi, M. Abd-Lefdil. Elaboration and characterization of sprayed Tb-doped Zno thin films. Sensors Transduc. 27, 161 (2014).
E.F. Venger, A.V. Melnichuk, L.Ju. Melnichuk, Ju.A. Pasechnik. Anisotropy of the ZnO single crystal reflectivity in the region of residual rays. Phys. Status Solidi B 188, 823 (1995). https://doi.org/10.1002/pssb.2221880226
C.T. Kirk. Quantitative analysis of the effect of disorder-induced mode coupling on infrared absorption in silica. Phys. Rev. B 38 , 1255 (1988). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.38.1255
F. Pechar. Infrared reflection spectra of selected modifications of SiO2 and Al2O3. Cryst. Res. Technol. 20, 239 (1985). https://doi.org/10.1002/crat.2170200221
S.D. Ross. Inorganic Infrared and Raman Spectra (McGraw-Hill, 1972).
H.J. Lozykowski. Kinetics of luminescence of isoelectronic rare-earth ions in III-V semiconductors. Phys. Rev. B 48, 17758 (1993). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.48.17758
P.P. Pal, J. Manam. Effect of Li+ co-doping on the luminescence properties of ZnO:Tb3+ nanophosphors. Nanosyst. Phys. Chem. Math. 4, 395 (2013).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
