Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 01.12.2015 допущен ВАК для публикации основных результатов диссертаций как издание, входящее в международные реферативные базы систем цитирования (Web Science, Scopus) (см. Vak.ed.gov.ru Перечень журналов МБД 16.03.2018г)

ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ШИРИНЫ ЗАПРЕЩЕННОЙ ЗОНЫ АМОРФНЫХ НАНОРАЗМЕРНЫХ КОМПОЗИТНЫХ ПЛЕНОК TIO2:AG

 

© 2022 г.      C. Л. Пешая*, PhD; О. Ю. Приходько*, доктор физ.-мат. наук; Е. С. Мухаметкаримов*, PhD; У. Досеке*; С. Я. Максимова*, канд. физ.-мат. наук; Г. А. Исмайлова*, PhD; А. Ю. Тарапеева*; К. Н. Турманова*; В. В. Кудряшов**, PhD

*   Казахский национальный университет им. аль-Фараби, Национальная нанотехнологическая лаборатория открытого типа, Алматы, Казахстан

** Назарбаев университет, Нур-Султан, Казахстан

E-mail: prikhodko_o@mail.ru, svetik.mikhailova@gmail.com

УДК 535.12; 535.343.9; 539.231

Поступила в редакцию 06.10.2021

DOI:10.17586/1023-5086-2022-89-01-74-81

Приведены результаты исследования оптических свойств аморфных наноразмерных композитных пленок TiO2:Ag, структура которых представляет собой аморфную матрицу TiO2 с включениями изолированных наночастиц Ag. Пленки TiO2:Ag получены методом ионно-плазменного высокочастотного магнетронного сораспыления комбинированной мишени из поликристаллического TiO2 и Ag. Толщина пленок составляла 40–50 нм, максимальная концентрация серебра достигала 9,0 ат %. Проведен анализ края полосы фундаментального поглощения при разных возможных законах поглощения. Показано, что в пленках TiO2 и TiO2:Ag край полосы фундаментального поглощения формируется в основном непрямыми разрешенными оптическими переходами (квадратичный закон поглощения), и этот закон поглощения не меняется с ростом концентрации серебра. У пленок TiO2:Ag оптическая ширина запрещенной зоны зависит от концентрации Ag и определяется степенью упорядоченности их аморфной матрицы.

Ключевые слова: аморфные наноразмерные композитные пленки TiO2:Ag, ионно-плазменное сораспыление, оптические свойства, законы фундаментального поглощения, оптическая ширина запрещенной зоны.

Коды OCIS: 240.6490, 310.6860

 

Литература

1.    Liu E., Kang L., Wu F., et al. Photocatalytic reduction of CO2 into methanol over Ag/TiO2 nanocomposites enhanced by surface plasmon resonance // Plasmonics. 2013. V. 9. № 1. P. 61–70.

2.   Veziroglu S., Ghori M.Z., Obermann A.L., et al. Ag nanoparticles decorated TiO2 thin films with enhanced photocatalytic activity // Physica Status Solidi (a). 2019. V. 216. № 1800898. P. 1–6.

3.   Usha K., Kumbhakar P., Mondal B. Effect of Ag-doped TiO2 thin film passive layers on the performance of photo-anodes for dye-sensitized solar cells // Materials Science in Semiconductor Proc. 2016. V. 43. P. 17–24.

4.   Yu Y., Wen W., Qian X.-Y., et al. UV and visible light photocatalytic activity of Au/TiO2 nanoforests with Anatase/Rutile phase junctions and controlled Au locations // Scientific Reports. 2017. V. 7. № 41253. P. 1–13.

5.   Kulkarni M., Mazare A., Gongadze E., et al. Titanium nanostructures for biomedical applications // Nanotechnol. 2015. V. 26. P. 1–18.

6.   Tauc J. Optical properties and electronic structure of amorphous Ge and Si // Materials Research Bulletin. 1968. V. 3. № 1. P. 37–46.

7.    Yao H.B., Shi L.P., Chong T.C., et al. Optical transition of chalcogenide phase-change thin films // Jpn. J. Appl. Phys. 2003. V. 42. P. 828–831.

8.   Авджян К.Э., Буниатян В.В., Даштоян А.Р. Оптические свойства наноразмерных композитных плёнок BiFeO3∏BaTiO3∏Ni0.5Zn0.5Fe2O4, полученных методом лазерно-импульсного осаждения // Известия НАН Армении. Физика. 2003. Т. 48. № 3. С. 203–207.

9.   Shukla K.D., Sahu S., Manivannan A., et al. Direct evidence for a systematic evolution of optical band gap and local disorder in Ag, In doped Sb2Te phase change material // Phys. Status Solidi RRL. 2017. № 1700273. P. 1–5.

10. Mashin A.I., Khokhlov A.F. Conductivity and absorption edge of amorphous silicyne // Semiconductors. 1999. V. 33. P. 1251–1253.

11.  Ievlev V.M., Kushchev S.B., Latyshev A.N., et al. Absorption spectra of TiO2 thin films synthesized by the reactive radio-frequency magnetron sputtering of titanium // Semiconductors. 2014. V. 48. P. 848–858.

12.  Yang C., Fan H., Xi Y., et al. Effects of depositing temperatures on structure and optical properties of TiO2 film deposited by ion beam assisted electron beam evaporation // Appl. Surf. Sci. 2008. V. 254. P. 2685–2689.

13.  Hasan M.M., Haseeb A.S., Saidur R., et al. Effects of annealing treatment on optical properties of anatase TiO2 thin films // Intern. J. Chem. Biolog. Engin. 2008. V. 1. № 2. P. 92–96.

14.  Shymanovska V., Kernazhitsky L., Puchkovska G., et al. The impurity ion influence on the optical and photocatalytic properties of anatase and rutile // J. Nano- Electron. Phys. 2011. V. 3. № 2. P. 079–092

15.  Asahi R., Taga Y., Mannstadt W., et al. Electronic and optical properties of anatase TiO2 // Phys. Rev. B. 2000. V. 61. № 11. P. 7459–7465

16.  Mo S.-D., Ching W.Y. Electronic and optical properties of three phases of titanium dioxide: Rutile, anatase, and brookite // Phys. Rev. B. 1995. V. 51. № 19. P. 13023–13032.

17.  Zallen R., Moret M.P. The optical absorption edge of brookite TiO2 // Sol. St. Commun. 2006. V. 137. P. 154–157.

18. Mikhailova S.L., Prikhodko O.Y., Mukhametkarimov Y.S., et al. Thermal stability of the structure and optical properties of nanostructured TiO2 films // Russian Physics J. 2021. V. 63. № 12. P. 2045–2051.

19.  Davis E.A., Mott N.F. Conduction in non-crystalline systems V. Conductivity, optical absorption, and photoconductivity in amorphous semiconductors // Philos. Mag. 1970. V. 22. P. 0903–0922.

20. Prikhodko O., Manabaev N., Guseynov N., et al. Optical properties of diamond-like carbon films modified by platinum // Advanced Materials Research. 2013. V. 660. P. 47–50.

21.  Som T., Karmakar B. Surface plasmon resonance and enhanced fluorescence application of single-step synthesized elliptical nano gold-embedded antimony glass dichroic nanocomposites // Plasmonics. 2010. V. 5. № 2. P. 149–159.

22. Figueiredo N.M., Vaz F., Cunha L., et al. Au-WO3 nanocomposite coatings for localized surface plasmon resonance sensing // Materials. 2020. V. 13. № 246. P. 1–21.

23. Torrell M., Adochite R.C., Cunha L., et al. Surface plasmon resonance effect on the optical properties of TiO2 doped by noble metals nanoparticles // J. Nano Research. 2012. V. 18–19. P. 177–185.

24. Thomas S., Nair S.K., Jamal E.M.A., et al. Size-dependent surface plasmon resonance in silver silica nanocomposites // Nanotechnology. 2008. V. 19. № 075710. P. 1–8.

25. Prikhodko O., Manabaev N., Guseinov N., et al. Plasmon resonance in a-C:H films modified with platinum nanoclusters // J. Nano- and Electron. Phys. 2014. V. 6. № 3. P. 03067-1–03067-3.

26. Prikhodko O.Y., Mikhailova S.L., Mukhametkarimov E.C., et al. Optical properties of a-C:H thin films modified by Ti and Ag // Proc. SPIE. Nanostructured Thin Films IX. 2016. V. 9929. P. 99291G1–99291G6.

27. Garg V., Sengar B.S., Awasthi V., et al. Localized surface plasmon resonance on Au nanoparticles: Tuning and exploitation for performance enhancement in ultrathin photovoltaics // RSC Advances. 2016. V. 6. № 31. P. 26216–26226.

28. Urbach F. The long-wavelength edge of photographic sensitivity and of the electronic absorption of solids // Phys. Rev. 1953. V. 92. P. 1324–1324.

29.      Akshay V.R., Arun B., Mandal G., et al. Visible range optical absorption, Urbach energy estimation and paramagnetic response in Cr-doped TiO2 nanocrystals derived by a sol–gel method // Phys. Chem. Chem. Phys. 2019. V. 21. P. 12991–13004.

 

 

Полный текст