Наноструктурированные слои и тонкие пленки на основе оксида цинка

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………. 4
ГЛАВА 1. СВОЙСТВА ОКСИДА ЦИНКА И ЕГО ПРАКТИЧЕСКИЕ
ПРИМЕНЕНИЯ………………………………………………………………………………. 10
1.1 Кристаллическая структура и оптические свойства…………………….. 10
1.2 Фотолюминесценция оксида цинка………………………………………. 12
1.3 Электрические свойства…………………………………………………….. 17
1.4 Применения оксидов металлов для создания газовых сенсоров……….. 20
1.5 Фотодетекторы и электрохимические сенсоры………………………….. 27
1.6 Прозрачные проводящие слои (ТСО)…………………………………………….. 32
1.7 Фотокатализ, очистка воды………………………………………………… 34
1.8 Методы синтеза оксида цинка…………………………………………….. 36
1.9 Обоснование цели и задач………………………………………………… 45
ГЛАВА 2. ПРИБОРЫ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ……………. 47
2.1 Фотолюминесцентная спектроскопия…………………………………….. 47
2.2 Оптическая спектроскопия…………………………………………………. 48
2.3 Электронный сканирующий микроскоп………………………………….. 49
2.4 Атомная силовая микроскопия……………………………………………. 51
2.5 Комбинационное рассеяние……………………………………………….. 52
2.6 Эффект Холла и удельное сопротивление……………………………….. 53
2.7 Измерение вольт–амперных характеристик структур…………………… 55
2.8 Структурно-методологическая схема исследований……………………. 56
ГЛАВА 3. ПОЛУЧЕНИЕ ТОНКИХ ПРОВОДЯЩИХ ПРОЗРАЧНЫХ
ПЛЕНОК И МАССИВОВ НАНОСТЕРЖНЕЙ ZnO………….………….. 57
3.1. Получение тонких проводящих прозрачных пленок ZnO в условиях
золь–гель синтеза……………………………………………………….……… 57
3.2. Получение тонких пленок и массивов наностержней ZnO в условиях
гидротермального синтеза………………………………………..……………. 67
3.3. Зависимость морфологии массивов наностержней от концентрации
компонентов раствора осаждения.……………………………………………. 69
3.4. Зависимость морфологии массивов наностержней от времени
синтеза…………………………………………………………………………… 72
3.5. Подбор параметров синтеза тонких пленок ZnO полученных в
условиях гидротермального синтеза ……………………………….…..……. 74
Выводы по третьей главе………………………………………………………… 89
ГЛАВА 4 СВОЙСТВА ТОНКИХ ПЛЕНОК ZnO, ПОЛУЧЕННЫХ В
УСЛОВИЯХ МАГНЕТРОННОГО РАСПЫЛЕНИЯ…………………………. 91
4.1 Методика магнетронного распыления………………..…………………… 91
4.2 Обработка поверхности пленки оксида цинка в плазме водорода…….. 99
4.3 Термическое резистивное напыление тонкой пленки меди……………… 100
4.4 Термическая обработка медной пленки и вакуумный отжиг……………. 102
4.5 Результаты исследований и их обсуждение……………………………….. 106
Выводы по четвертой главе…………………………………..……..………… 118
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ СПЕКТРОВ
ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ZnO НА ВНЕШНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ… 119
5.1 Методика эксперимента…………………………………………………… 121
5.2 Экспериментальные результаты…………………..………………………. 122
5.3 Обсуждение результатов………………………..………….……………… 129
Выводы по пятой главе………………………..……………….……………… 133
ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ..………..………………………………….. 135
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ…….….. 138
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………….. 139
ПРИЛОЖЕНИЕ А Патент…………………………………………..……….. 157
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Акт внедрения результатов………….…………………. 158