DOI: 10.15330/pcss.18.3.302-308

I.Д. Столярчук¹, Г. І. Клето², А. Дзедіч³

Структурні та оптичні властивості тонких плівок ZnO, легованих Co та Ni, отриманих методом іонно-плазмового напилення

¹Дрогобицький педагогічний університет ім. Івана Франка, вул. І.Франка, 24, 82100 Дрогобич, Україна, e-mail: istolyarchuk@ukr.net
²Чернівецький національний університет, вул. Коцюбинського, 2, 58012 Чернівці, Україна,
³Центр інновацій та передачі природних наук та інженерних знань, Жешувський університет, вул. Рейтана, 16, 35959, м. Жешув, Польща, e-mail: dziedzic@univ.rzeszow.pl

В роботі представлено результати експериментального дослідження структурних та оптичних властивостей тонких плівок ZnО, легованих Co та Ni, отриманих методом іонно-плазмового напилення. Композиційні мішені отримувались шляхом змішування та пресування порошкоподібних оксидів ZnO, Mn₃O₄, CoO та NiO. Тонкі плівки осаджувались на кварцевих, сапфірових та скляних підкладках. Отримані результати структурних досліджень свідчать про ріст плівок в гексагональній вюрцитній структурі з переважною орієнтацією (002) без утворення вторинних фаз. ТЕМ зображення поперечного перерізу всіх досліджених зразків свідчать про щільну наностержневу будову плівок вздовж напрямку зростання. Результати атомарно-силової мікроскопії демонструють складну морфологію поверхонь отриманих плівок, яка залежить від компонентного складу та умов їх одержання. В спектрах поглинання виявлено зменшення ширини забороненої зони плівок із зростанням вмісту кобальту та складну її залежність при зростанні вмісту нікелю. У спектрах фотолюмінесценції при кімнатній температурі для всіх досліджуваних плівок виявлено смуги випромінювання, що відповідають екситонним переходам поблизу краю фундаментального поглинання та наявним домішкам і дефектам.
Ключові слова: магніторозчинений напівпровідник, оксид цинку, тонка плівка, іонно-плазмове напилення, Х-променева дифракція, трансмісійна електронна мікроскопія, атомарно – силова мікроскопія, поглинання, фотолюмінесценція

Література

[1] S. J. Pearton, W.H. Heo, M. Ivill, D.P. Norton, T. Steiner, Semocond. Sci. Technol. 19, R59 (2004).
[2] S. J. Pearton, D.P. Norton, K. Ip, W.H. Heo, T. Steiner, Prog. Mater.Sci. 50, 293 (2005).
[3] T. Dietl, H. Ohno, F. Matsukura, J. Cibert, D. Ferrand, Science 287, 1019 (2000).
[4] P. Sharma, A. Gupta, F.J. Owens, A.Inoue, K.V.Rao, J. Magn.Magn.Mater.282, 115 (2004).
[5] K. P.Bhatti, V. K. Malik, S. Chaudhary, J. Mater Sci: Mater Electron19, 849 (2008).
[6] C. Liu, B. Xiao, F. Yun, H. Lee, U. Ozgur, Y.T. Moon, H. Morkoc, M. Abouzaid, P. Ruterana, Superlattices Microstruct. 39, 124 (2006).
[7] E. Liu, P.Xiao, J.S. Chen, B.C. Lim, L.Li, Current Appl. Phys. 8, 408 (2008).
[8] T. Fukumura, Z. Jin, M. Kawasaki, T. Shono, T. Hasegava, S. Koshihara, H. Koinuma, Appl. Phys. Lett. 78, 958 (2001).
[9] Y. Belghazi, M. AitAouaj, M. El Yadari, G. Schmerber, C. Ulhaq-Bouillet, C. Leuvrey, S. Colis, M. Abd-lefdil, A. Berrada, A. Dinia, Microelectr. J. 40, 265 (2009).
[10] A.S. Risbud, N.A. Spaldin, Z.Q. Chen, S. Stemmer, and R. Seshadri, Phys. Rev. B 68, 205202 (2003).
[11] B.D. Cullity, Elements of X-ray diffractions, Addison-Wesley, Reading, 1978.
[12] A.P. Rambu, L. Ursu, N. Iftimie, V. Nica, M. Dobromir, F. Iacomi, Applied Surface Science 280, 598 (2013).
[13] S. Venkatachalam, Y. Iida, Y. Kanno, Superlattices and Microstructures 44, 127 (2008).
[14] F. Gao, L.X. Tan, Z.H. Wu, X.Y. Liu, J. Alloys Compd. 484, 489 (2009).
[15] R. Siddheswaran, R.V. Mangalaraja, E. P. Tijerina, J.-L. Menchaca, M.F. Melendrez, R.E. Avila, C. E. Jeayanthi, M.E. Gomez, Spectrochim. Acta A, 106, 118 (2013).
[16] J.H. Kim, H. Kim, D. Kim, S.G. Yoon, W.K. Choo, Solid State. Commun. 131, 677 (2004).
[17] K.J. Kim, Y.R. Park, Appl. Phys. Lett. 81 (8), 1420 (2002).
[18] [M. Subramanian, M. Tanemura, T. Hihara, V. Ganesan, T. Soga, T. Jimbo, Chem. Phys. Lett. 487, 97 (2010).
[19] S. Colis, H. Bieber, S. Begin-Colin, G. Schmerber, C. Leuvrey, A. Dinia, Chem. Phys. Lett. 422, 529 (2006).
[20] L. Wei, Z. Li, W.F. Zhang, Appl. Surf. Science 255, 4992 (2009).
[21] X. Xu, C. Cao, J. Alloys Compd. 501, 265 (2010).
[22] J.K. Furdyna, Diluted magnetic semiconductors, J. Appl. Phys. 64 (4), R29-R67 (1988).
[23] M.R. Reddy, M. Sugiyama, K.T.R. Reddy, Adv. Mater. Res. 602-604, 1423 (2013).
[24] R. Gopalakrishnan, S. Muthukumaran, J. Mater. Sci: Mater. Electron. 24, 1069 (2013).