en
Назад
DOI: 10.17586/1023-5086-2022-89-01-74-81
УДК: 535.12, 535.343.9, 539.231
Особенности определения оптической ширины запрещенной зоны аморфных наноразмерных композитных пленок TiO2:Ag
Полный текст на elibrary.ru
Публикация в Journal of Optical Technology
Пешая С.Л., Приходько О.Ю., Мухаметкаримов Е.С., Досеке У., Максимова С.Я., Исмайлова Г.А., Тарапеева А.Ю., Турманова К.Н., Кудряшов В.В. Особенности определения оптической ширины запрещенной зоны аморфных наноразмерных композитных пленок TiO2:Ag // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 1. С. 74–81. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-01-74-81
Peshaya S.L., Prikhodko O.Yu., Mukhametkarimov E.S., Doseke U., Maksimova S.Ya., Ismailova G.A., Tarapeeva A.Yu., Turmanova K.N., Kudryashov V.V. Features of determining the optical bandgap of amorphous nanosized composite TiO2:Ag films [in Russian] // Opticheskii Zhurnal.
S. L. Peshaya, O. Yu. Prikhodko, Ye. S. Mukhametkarimov, U. Doseke, S. Ya. Maksimova, G. A. Ismailova, A. Yu. Tarapeeva, K. N. Turmanova, and V. V. Kudryashov, "Features of determining the optical bandgap of amorphous nanosized composite TiO2:Ag films," Journal of Optical Technology. 89(1), 52-57 (2022). https://doi.org/10.1364/JOT.89.000052
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.
аморфные наноразмерные композитные пленки TiO2:Ag, ионно-плазменное сораспыление, оптические свойства, законы фундаментального поглощения, оптическая ширина запрещенной зоны
Коды OCIS: 240.6490, 310.6860
Список источников: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 BiFeO3ΠBaTiO3ΠNi0.5Zn0.5Fe2O4, 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.