Одержання та дослідження гетероструктури ZnO:Al/por-Si/Si
Sol-gel method followed by centrifugation obtained film ZnO: Al porous substrates on Si (1 1 1). The influence of annealing temperature and the amount of application and drying of sol layers on the surface roughness, structural stability of ZnO:Al film, shrinkage and compaction of the film, physical...
Gespeichert in:
| Datum: | 2020 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2020
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/558 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543922108497920 |
|---|---|
| author | Dyadenchuk, A. F. Kidalov, V. V. |
| author_facet | Dyadenchuk, A. F. Kidalov, V. V. |
| author_sort | Dyadenchuk, A. F. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:02:21Z |
| description | Sol-gel method followed by centrifugation obtained film ZnO: Al porous substrates on Si (1 1 1). The influence of annealing temperature and the amount of application and drying of sol layers on the surface roughness, structural stability of ZnO:Al film, shrinkage and compaction of the film, physical stability and exfoliation are considered.The aim of this work is to obtain and study the structural properties of the film ZnO:Al on porous Si (1 1 1) substrate. The pore size of the substrate is 500 nm. The depth of the porous layer is 6 ?m. The precursor contains 0.3 M zinc acetate Zn(CH3COO)2?12H2O, absolute isopropyl alcohol, dіmethylformamide, 2-methoxyethanol and AlCl3?6H2O. The mixture is placed in an ultrasonic bath. The mixing process lasts 30 min. The resulting solution is aged for 52 h at the temperature of 22±2 °C. The sol is applied by spin-coating (3000 rpm, 30 s). Next, the baking process is carried out with a step of 10 min and a temperature interval of 20 °C. The processing temperature reaches 350 °C. Then the samples are cooled to room temperature. The application process and drying are repeated until the required thickness is obtained. At the last stage, the temperature range was 20 °С; the final annealing temperature was 500 and 550 °С.The surface morphology and cross section of the obtained structure were characterized by scanning electron microscopy. The chemical composition of the surface was studied using X-ray spectral microanalysis. Phase analysis was determined using an X-ray machine DRON-3M.It has been found that with multiple deposition of sol layers (8 or more), healing of cracks in the lower layers of the resulting coatings occurs. It has been proven that at an annealing temperature of 550 °C the film surface is smooth, homogeneous, less rough, and has higher adhesion to the silicon substrate. The resulting ZnO:Al films have a thickness of ~ 1 ?m. The films have a hexagonal wurtzite structure. EDAX-spectra demonstrate the stoichiometric composition of the surface of the heterostructure ZnO:Al/porous-Si/Si. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:34:04Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-558 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-07-22T19:34:04Z |
| publishDate | 2020 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5582022-06-29T10:02:21Z Obtaining and examination of heterostructure ZnO:Al/por-Si/Si Получение и исследование гетероструктуры ZnO:Al/por-Si/Si Одержання та дослідження гетероструктури ZnO:Al/por-Si/Si Dyadenchuk, A. F. Kidalov, V. V. sol-gel method centrifugation porous Si film ZnO Al метод золь-гель центрифугирование пористый Si пленка ZnO Al метод золь-гель центрифугування поруватий Si плівка ZnO Al Sol-gel method followed by centrifugation obtained film ZnO: Al porous substrates on Si (1 1 1). The influence of annealing temperature and the amount of application and drying of sol layers on the surface roughness, structural stability of ZnO:Al film, shrinkage and compaction of the film, physical stability and exfoliation are considered.The aim of this work is to obtain and study the structural properties of the film ZnO:Al on porous Si (1 1 1) substrate. The pore size of the substrate is 500 nm. The depth of the porous layer is 6 ?m. The precursor contains 0.3 M zinc acetate Zn(CH3COO)2?12H2O, absolute isopropyl alcohol, dіmethylformamide, 2-methoxyethanol and AlCl3?6H2O. The mixture is placed in an ultrasonic bath. The mixing process lasts 30 min. The resulting solution is aged for 52 h at the temperature of 22±2 °C. The sol is applied by spin-coating (3000 rpm, 30 s). Next, the baking process is carried out with a step of 10 min and a temperature interval of 20 °C. The processing temperature reaches 350 °C. Then the samples are cooled to room temperature. The application process and drying are repeated until the required thickness is obtained. At the last stage, the temperature range was 20 °С; the final annealing temperature was 500 and 550 °С.The surface morphology and cross section of the obtained structure were characterized by scanning electron microscopy. The chemical composition of the surface was studied using X-ray spectral microanalysis. Phase analysis was determined using an X-ray machine DRON-3M.It has been found that with multiple deposition of sol layers (8 or more), healing of cracks in the lower layers of the resulting coatings occurs. It has been proven that at an annealing temperature of 550 °C the film surface is smooth, homogeneous, less rough, and has higher adhesion to the silicon substrate. The resulting ZnO:Al films have a thickness of ~ 1 ?m. The films have a hexagonal wurtzite structure. EDAX-spectra demonstrate the stoichiometric composition of the surface of the heterostructure ZnO:Al/porous-Si/Si. Методом золь-гель с последующим центрифугированием получены пленки ZnO:Al на пористых подложках Si (1 1 1). Рассмотрено влияние температуры отжига и количества нанесения и сушки слоев золя на шероховатость поверхности, структурную устойчивость пленки ZnO:Al, усадку и уплотнение пленки, физическую стабильность и отслаивание.Размер пор подложки составляет 500 нм. Глубина пористого слоя 6 мкм. Прекурсор содержит 0.3 М ацетат цинка Zn(CH3COO)2?12H2O, абсолютный изопропиловый спирт, диметилформамид, 2-метокси-этанол и AlCl3?6H2O. Смесь помещается в ультразвуковую ванну. Процесс перемешивания длится 30 мин. Полученный раствор выдерживается 52 ч при температуре 22±2 °С. Золь наносится spin-coating методом (3000 об/мин, 30 с). Далее процесс отжига проводится с шагом 10 мин и температурным интервалом 20 °С. Температура обработки достигает 350 °С. Затем образцы охлаждаются до комнатной температуры. Процесс нанесения и сушки повторяется до получения необходимой толщины. На последнем этапе диапазон температур составляет 20 °С; конечная температура отжига доводится до 500 и 550 °С.Морфология поверхности и поперечного сечения полученной структуры охарактеризованы с помощью сканирующей электронной микроскопии. Химический состав поверхности изучен с помощью рентгеноспектрального микроанализа. Фазовый анализ определялся с помощью рентгеновской установки ДРОН-3М.Было установлено, что при многократном нанесении слоев золя (8 и более) происходит залечивание трещин в нижних слоях полученных покрытий. Доказано, что при температуре отжига 550 °C поверхность пленки является гладкой, однородной, менее шероховатой и имеет большую адгезию к кремниевой подложке. Полученные в результате пленки ZnO:Al имеют толщину ~ 1 мкм. Пленки имеют шестигранную структуру вюрцита. EDAX-спектры демонстрируют стехиометрический состав поверхности гетероструктуры ZnO:Al/porous-Si/Si. Методом золь-гель з наступним центрифугуванням одержано плівки ZnO:Al на поруватих підкладинках Si (1 1 1). Розглянуто вплив температури відпалу та кількості нанесення і сушіння шарів золю на шорсткість поверхні, структурну стійкість плівки ZnO:Al, усадку й ущільнення плівки, фізичну стабільність і відшаровування.Розмір пор підкладинки становить 500 нм. Глибина поруватого шару 6 мкм. Прекурсор містить 0.3 М ацетат цинку Zn(CH3COO)2?12H2O, абсолютний ізопропіловий спирт, диметилформамід, 2-метоксіетанол та AlCl3?6H2O. Суміш поміщається в ультразвукову ванну. Процес перемішування триває 30 хв. Одержаний розчин витримується 52 год при 22±2 °С. Золь наноситься за допомогою відпалу (3000 об/хв, 30 с). Далі процес відпалу проводиться з кроком 10 хв і температурним інтервалом 20 °С. Температура обробки досягає 350 °С. Потім зразки охолоджуються до кімнатної температури. Процес нанесення та сушіння повторюється до одержання необхідної товщини. На останньому етапі діапазон температур становить 20 °С; кінцева температура відпалу доводиться до 500 і 550 °С.Морфологію поверхні і поперечного перерізу одержаної структури охарактеризовано за допомогою скануючої електронної мікроскопії. Хімічний склад поверхні вивчено за допомогою рентгеноспектрального мікроаналізу. Фазовий аналіз визначався за допомогою рентгенівської установки ДРОН-3М.Було встановлено, що при багаторазовому нанесенні шарів золю (8 і більше) відбувається заліковування тріщин у нижніх шарах отриманих покриттів. Доведено, що при температурі відпалу 550 °C поверхня плівки є гладенькою, однорідною, менш шорсткою та має більшу адгезію до кремнієвої підкладинки. Одержані в результаті плівки ZnO:Al мають товщину ~ 1 мкм. Плівки мають шестигранну будову вюрциту. EDAX-спектри демонструють стехіометричний склад поверхні гетероструктури ZnO:Al/porous-Si/Si. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2020-09-01 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/558 10.15407/hftp11.03.405 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 11 No. 3 (2020): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 405-410 Химия, физика и технология поверхности; Том 11 № 3 (2020): Химия, физика и технология поверхности; 405-410 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 11 № 3 (2020): Хімія, фізика та технологія поверхні; 405-410 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp11.03 uk https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/558/561 Copyright (c) 2020 A. F. Dyadenchuk, V. V. Kidalov |
| spellingShingle | метод золь-гель центрифугування поруватий Si плівка ZnO Al Dyadenchuk, A. F. Kidalov, V. V. Одержання та дослідження гетероструктури ZnO:Al/por-Si/Si |
| title | Одержання та дослідження гетероструктури ZnO:Al/por-Si/Si |
| title_alt | Obtaining and examination of heterostructure ZnO:Al/por-Si/Si Получение и исследование гетероструктуры ZnO:Al/por-Si/Si |
| title_full | Одержання та дослідження гетероструктури ZnO:Al/por-Si/Si |
| title_fullStr | Одержання та дослідження гетероструктури ZnO:Al/por-Si/Si |
| title_full_unstemmed | Одержання та дослідження гетероструктури ZnO:Al/por-Si/Si |
| title_short | Одержання та дослідження гетероструктури ZnO:Al/por-Si/Si |
| title_sort | одержання та дослідження гетероструктури zno:al/por-si/si |
| topic | метод золь-гель центрифугування поруватий Si плівка ZnO Al |
| topic_facet | sol-gel method centrifugation porous Si film ZnO Al метод золь-гель центрифугирование пористый Si пленка ZnO Al метод золь-гель центрифугування поруватий Si плівка ZnO Al |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/558 |
| work_keys_str_mv | AT dyadenchukaf obtainingandexaminationofheterostructureznoalporsisi AT kidalovvv obtainingandexaminationofheterostructureznoalporsisi AT dyadenchukaf polučenieiissledovaniegeterostrukturyznoalporsisi AT kidalovvv polučenieiissledovaniegeterostrukturyznoalporsisi AT dyadenchukaf oderžannâtadoslídžennâgeterostrukturiznoalporsisi AT kidalovvv oderžannâtadoslídžennâgeterostrukturiznoalporsisi |