Peculiarities of specular infrared reflection spectra of ZnO-based ceramics
Undoped and Mn-doped ZnO ceramics were theoretically and experimentally investigated using the specular infrared reflection method. It was shown that infrared reflection spectra can be modeled using the parameters explored for ZnO single crystals. For ceramic samples, it was shown that ZnO grains wi...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics |
|---|---|
| Datum: | 2021 |
| Hauptverfasser: | , , , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2021
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/216299 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Peculiarities of specular infrared reflection spectra of ZnO-based ceramics / O.V. Melnichuk, N.O. Korsunska, I.V. Markevich, V.V. Boyko, Yu.O. Polishchuk, Z.F. Tsybrii, L.Yu. Melnichuk, Ye.F. Venger, V.P. Kladko, L.Yu. Khomenkova // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2021. — Т. 24, № 4. — С. 390-398. — Бібліогр.: 28 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1862536424854650880 |
|---|---|
| author | Melnichuk, O.V. Korsunska, N.O. Markevich, I.V. Boyko, V.V. Polishchuk, Yu.O. Tsybrii, Z.F. Melnichuk, L.Yu. Venger, Ye.F. Kladko, V.P. Khomenkova, L.Yu. |
| author_facet | Melnichuk, O.V. Korsunska, N.O. Markevich, I.V. Boyko, V.V. Polishchuk, Yu.O. Tsybrii, Z.F. Melnichuk, L.Yu. Venger, Ye.F. Kladko, V.P. Khomenkova, L.Yu. |
| citation_txt | Peculiarities of specular infrared reflection spectra of ZnO-based ceramics / O.V. Melnichuk, N.O. Korsunska, I.V. Markevich, V.V. Boyko, Yu.O. Polishchuk, Z.F. Tsybrii, L.Yu. Melnichuk, Ye.F. Venger, V.P. Kladko, L.Yu. Khomenkova // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2021. — Т. 24, № 4. — С. 390-398. — Бібліогр.: 28 назв. — англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics |
| description | Undoped and Mn-doped ZnO ceramics were theoretically and experimentally investigated using the specular infrared reflection method. It was shown that infrared reflection spectra can be modeled using the parameters explored for ZnO single crystals. For ceramic samples, it was shown that ZnO grains with the orientation of the -axis along the normal to the electric field ( ⃗ ⊥ ) give the main contribution to IR reflection spectra. It has been ascertained that the surface roughness is manifested in these spectra mainly within the range 450…550 cm⁻¹, giving a negligible effect for the frequencies above the longitudinal phonon frequency. This allowed the electrophysical parameters of ZnO crystallites to be evaluated. In the case of undoped ceramics, the obtained results were found to be consistent with the values of direct current measurements. This finding supports the utility of infrared spectroscopy for the determination of the electrophysical parameters of polycrystalline ceramic materials. For Mn-doped ceramic samples, the conductivity value measured using the direct current method was found to be essentially lower than that determined from the simulation of infrared reflection spectra. This phenomenon was explained by barrier formation at the grain boundaries in Mn-doped ZnO ceramics.
Виготовлено нелеговану та леговану манганом кераміку оксиду цинку та досліджено її структурні, оптичні та електричні властивості. Показано, що метод інфрачервоної спектроскопії може бути застосований для визначення електрофізичних параметрів керамічних зразків. При цьому для моделювання спектрів інфрачервоного відбивання таких зразків можна використовувати параметри, одержані для монокристалів ZnO. Виявлено, що основний внесок у спектри інфрачервоного відбивання керамічних зразків надають зерна ZnO з орієнтацією осі , перпендикулярної до напрямку вектора електричного поля (⃗⊥). Установлено, що шорсткість поверхні проявляється в цих спектрах переважно в діапазоні 450–550 см⁻¹, що дає незначний ефект у діапазоні частот вищих за частоту LO-фонона. Проведено оцінку електрофізичних параметрів нелегованих та легованих манганом зразків. Установлено, що у разі нелегованої кераміки отримані результати збігаються з результатами прямих вимірювань електропровідності зразків. Для керамічних зразків, легованих манганом, пряме вимірювання їх провідності дає значення, яке значно менше за величину, одержану при моделюванні спектрів інфрачервоного відбивання. Така відмінність пояснюється утворенням бар’єрів на границях зерен ZnO, легованих манганом.
|
| first_indexed | 2026-04-15T11:39:11Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-216299 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1560-8034 |
| language | English |
| last_indexed | 2026-04-15T11:39:11Z |
| publishDate | 2021 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Melnichuk, O.V. Korsunska, N.O. Markevich, I.V. Boyko, V.V. Polishchuk, Yu.O. Tsybrii, Z.F. Melnichuk, L.Yu. Venger, Ye.F. Kladko, V.P. Khomenkova, L.Yu. 2026-04-13T09:14:40Z 2021 Peculiarities of specular infrared reflection spectra of ZnO-based ceramics / O.V. Melnichuk, N.O. Korsunska, I.V. Markevich, V.V. Boyko, Yu.O. Polishchuk, Z.F. Tsybrii, L.Yu. Melnichuk, Ye.F. Venger, V.P. Kladko, L.Yu. Khomenkova // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2021. — Т. 24, № 4. — С. 390-398. — Бібліогр.: 28 назв. — англ. 1560-8034 PACS: 78.20.Bh, 78.30.-j, 81.20.-n, 81.70.-q https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/216299 https://doi.org/10.15407/spqeo24.04.390 Undoped and Mn-doped ZnO ceramics were theoretically and experimentally investigated using the specular infrared reflection method. It was shown that infrared reflection spectra can be modeled using the parameters explored for ZnO single crystals. For ceramic samples, it was shown that ZnO grains with the orientation of the -axis along the normal to the electric field ( ⃗ ⊥ ) give the main contribution to IR reflection spectra. It has been ascertained that the surface roughness is manifested in these spectra mainly within the range 450…550 cm⁻¹, giving a negligible effect for the frequencies above the longitudinal phonon frequency. This allowed the electrophysical parameters of ZnO crystallites to be evaluated. In the case of undoped ceramics, the obtained results were found to be consistent with the values of direct current measurements. This finding supports the utility of infrared spectroscopy for the determination of the electrophysical parameters of polycrystalline ceramic materials. For Mn-doped ceramic samples, the conductivity value measured using the direct current method was found to be essentially lower than that determined from the simulation of infrared reflection spectra. This phenomenon was explained by barrier formation at the grain boundaries in Mn-doped ZnO ceramics. Виготовлено нелеговану та леговану манганом кераміку оксиду цинку та досліджено її структурні, оптичні та електричні властивості. Показано, що метод інфрачервоної спектроскопії може бути застосований для визначення електрофізичних параметрів керамічних зразків. При цьому для моделювання спектрів інфрачервоного відбивання таких зразків можна використовувати параметри, одержані для монокристалів ZnO. Виявлено, що основний внесок у спектри інфрачервоного відбивання керамічних зразків надають зерна ZnO з орієнтацією осі , перпендикулярної до напрямку вектора електричного поля (⃗⊥). Установлено, що шорсткість поверхні проявляється в цих спектрах переважно в діапазоні 450–550 см⁻¹, що дає незначний ефект у діапазоні частот вищих за частоту LO-фонона. Проведено оцінку електрофізичних параметрів нелегованих та легованих манганом зразків. Установлено, що у разі нелегованої кераміки отримані результати збігаються з результатами прямих вимірювань електропровідності зразків. Для керамічних зразків, легованих манганом, пряме вимірювання їх провідності дає значення, яке значно менше за величину, одержану при моделюванні спектрів інфрачервоного відбивання. Така відмінність пояснюється утворенням бар’єрів на границях зерен ZnO, легованих манганом. The National Research Fund of Ukraine supported this work from the state budget, project 2020.02/0380 “Structural transformations and non-equilibrium electronic processes in broadband oxides and their solid solutions”. en Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics Semiconductor physics Peculiarities of specular infrared reflection spectra of ZnO-based ceramics Особливості спектрів дзеркального інфрачервоного відбивання кераміки на основі оксиду цинку Article published earlier |
| spellingShingle | Peculiarities of specular infrared reflection spectra of ZnO-based ceramics Melnichuk, O.V. Korsunska, N.O. Markevich, I.V. Boyko, V.V. Polishchuk, Yu.O. Tsybrii, Z.F. Melnichuk, L.Yu. Venger, Ye.F. Kladko, V.P. Khomenkova, L.Yu. Semiconductor physics |
| title | Peculiarities of specular infrared reflection spectra of ZnO-based ceramics |
| title_alt | Особливості спектрів дзеркального інфрачервоного відбивання кераміки на основі оксиду цинку |
| title_full | Peculiarities of specular infrared reflection spectra of ZnO-based ceramics |
| title_fullStr | Peculiarities of specular infrared reflection spectra of ZnO-based ceramics |
| title_full_unstemmed | Peculiarities of specular infrared reflection spectra of ZnO-based ceramics |
| title_short | Peculiarities of specular infrared reflection spectra of ZnO-based ceramics |
| title_sort | peculiarities of specular infrared reflection spectra of zno-based ceramics |
| topic | Semiconductor physics |
| topic_facet | Semiconductor physics |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/216299 |
| work_keys_str_mv | AT melnichukov peculiaritiesofspecularinfraredreflectionspectraofznobasedceramics AT korsunskano peculiaritiesofspecularinfraredreflectionspectraofznobasedceramics AT markevichiv peculiaritiesofspecularinfraredreflectionspectraofznobasedceramics AT boykovv peculiaritiesofspecularinfraredreflectionspectraofznobasedceramics AT polishchukyuo peculiaritiesofspecularinfraredreflectionspectraofznobasedceramics AT tsybriizf peculiaritiesofspecularinfraredreflectionspectraofznobasedceramics AT melnichuklyu peculiaritiesofspecularinfraredreflectionspectraofznobasedceramics AT vengeryef peculiaritiesofspecularinfraredreflectionspectraofznobasedceramics AT kladkovp peculiaritiesofspecularinfraredreflectionspectraofznobasedceramics AT khomenkovalyu peculiaritiesofspecularinfraredreflectionspectraofznobasedceramics AT melnichukov osoblivostíspektrívdzerkalʹnogoínfračervonogovídbivannâkeramíkinaosnovíoksiducinku AT korsunskano osoblivostíspektrívdzerkalʹnogoínfračervonogovídbivannâkeramíkinaosnovíoksiducinku AT markevichiv osoblivostíspektrívdzerkalʹnogoínfračervonogovídbivannâkeramíkinaosnovíoksiducinku AT boykovv osoblivostíspektrívdzerkalʹnogoínfračervonogovídbivannâkeramíkinaosnovíoksiducinku AT polishchukyuo osoblivostíspektrívdzerkalʹnogoínfračervonogovídbivannâkeramíkinaosnovíoksiducinku AT tsybriizf osoblivostíspektrívdzerkalʹnogoínfračervonogovídbivannâkeramíkinaosnovíoksiducinku AT melnichuklyu osoblivostíspektrívdzerkalʹnogoínfračervonogovídbivannâkeramíkinaosnovíoksiducinku AT vengeryef osoblivostíspektrívdzerkalʹnogoínfračervonogovídbivannâkeramíkinaosnovíoksiducinku AT kladkovp osoblivostíspektrívdzerkalʹnogoínfračervonogovídbivannâkeramíkinaosnovíoksiducinku AT khomenkovalyu osoblivostíspektrívdzerkalʹnogoínfračervonogovídbivannâkeramíkinaosnovíoksiducinku |