zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1700Research ArticleСПЕКТРОСКОПИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛSPECTROSCOPY OF SOLIDSВлияние температуры окислительного отжига на структурные и оптические характеристики пленок оксидов оловаInfluence of oxidative annealing temperature on the structural and optical characteristics of tin oxide filmsКсеневичВ. К.KsenevichV. K.

Минск

Далянь, Китай 

Minsk

Dalian

Ksenevich@bsu.byДоросинецВ. А.DorosinetsV. A.

Минск

Minsk

СамаринаМ. А.SamarinaM. A.

Минск

Minsk

АдамчукД. В.AdamchukD. V.

Минск

Minsk

АбдурахмановГ.AbdurakhmanovG.

Ташкент

Tashkent

LiuH.LiuH.

Далянь

 

Dalian

Белорусский государственный университет; Даляньский технологический университет, Объединенный институт и инновационный центр Белорусского государственного университетаБеларусьBelarusian State University; Dalian University of Technology and Belarusian State University Joint Institute & Innovation CenterBelarusБелорусский государственный университетБеларусьBelarusian State UniversityBelarusИнститут ядерных проблем Белорусского государственного университетаБеларусьInstitute for Nuclear Problems, Belarusian State UniversityBelarusНациональный университет Узбекистана имени Мирзо УлугбекаУзбекистанNational University of UzbekistanUzbekistanДаляньский технологический университет, Объединенный институт и инновационный центр Белорусского государственного университета; Главная лаборатория модификации материалов лазерными, ионными и электронными пучками Даляньского технологического университета Министерства образованияКитайDalian University of Technology and Belarusian State University Joint Institute & Innovation Center; Key Laboratory of Materials Modification by Laser, Ion and Electron Beams (Dalian University of Technology), Ministry of EducationChina202416112024916813820Copyright © Ксеневич В.К., Доросинец В.А., Самарина М.А., Адамчук Д.В., Абдурахманов Г., Liu H., 20242024Ксеневич В.К., Доросинец В.А., Самарина М.А., Адамчук Д.В., Абдурахманов Г., Liu H.Ksenevich V.K., Dorosinets V.A., Samarina M.A., Adamchuk D.V., Abdurakhmanov G., Liu H.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1700

Исследованы кристаллическая структура и оптические характеристики неупорядоченных пленок оксидов олова, синтезированных методом магнетронного распыления мишени олова на стеклянные подложки с последующим двухстадийным отжигом на воздухе. Анализ микроструктуры пленок оксидов олова проведен методом рентгеновской дифракции и спектроскопии комбинационного рас сеяния света. Измерены спектры пропускания образцов в диапазоне длин волн λ = 200—3000 нм.  С помощью конвертного метода определены оптические константы (показатель преломления n(λ), коэффициент поглощения α(λ)) тонких пленок оксидов олова в зависимости от длины волны. Показана возможность получения пленок оксидов олова с управляемо варьируемыми оптическими пара метрами (коэффициент поглощения α до 82 % в видимом диапазоне электромагнитного спектра, показатель преломления n = 2—2.6, оптическая щель Тауца в диапазоне 2.62—3.46 эВ) посредством изменения температуры на второй стадии окислительного отжига в диапазоне 325—475 °С.

The results of studies of the crystalline structure and optical characteristics of disordered tin oxide films are presented. Tin oxide films were synthesized by means of magnetron sputtering of a tin target on glass substrate followed by 2-stage annealing in air. The microstructure of tin oxide films was analyzed by X-ray diffraction method and Raman spectroscopy. Transmission spectra of the samples were measured in the wave length range λ = 200–3000 nm. The optical constants of thin tin oxide films depending on the wavelength (refractive index n, absorption coefficient α) were determined using the envelope method. The possibility of synthesis of the tin oxide films with controllably varied optical parameters (absorption coefficient α up to 82 % in the visible range of electromagnetic spectra, refractive index n in the range of 2–2.6, Tauc optical gap in the range of 2.62–3.46 eV) by changing the temperature at the 2nd stage of oxidative annealing in the range of 325–475°C was demonstrated. 

пленки оксидов оловамагнетронное распылениеокислительный отжигрентгеновская дифракцияспектроскопия комбинационного рассеяния светакоэффициент поглощенияtin oxides filmsmagnetron sputteringoxidative annealingX-ray diffractionRaman scatteringabsorption coefficientАвторы выражают благодарность С. В. Злоцкому и В. И. Шиманскому за проведение рентгеноструктурных измерений образцов, а также О. В. Королик за измерения КР-спектров пленок. Работа выполнена в рамках проекта Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований “Материаловедение, новые материалы и технологии” № Ф22УЗБ-056, задания ГПНИ 2.14 (НИР 3), поддержана фондом на проведение исследований в рамках международного сотрудничества Объединенного института и инновационного центра Белорусского государственного университета (Далянь, Китай)–БГУ (Минск, Беларусь) (грант ICR2202).ReferencesM. Z. Iqbal, F. Wang, R. Hussain, M. Y. Rafique, S. Ali, I. Ali. Mater. Focus, 3 (2014) 1—6[1] M. Z. Iqbal, F. Wang, R. Hussain, M. Y. Rafique, S. Ali, I. Ali. Mater. Focus, 3 (2014) 1—6Y. Li, T. Cui, L. Zhang, Y. M. Ma, G. T. Zou. J. Phys.: Cond. Matter, 19, N 42 (2007) 425230(1—10)[2] Y. Li, T. Cui, L. Zhang, Y. M. Ma, G. T. Zou. J. Phys.: Cond. Matter, 19, N 42 (2007) 425230(1—10)M. Ristić, M. Ivanda, S. Popović, S. Musić. J. Non Crystall. Solids, 303, N 2 (2002) 270—280[3] M. Ristić, M. Ivanda, S. Popović, S. Musić. J. Non Crystall. Solids, 303, N 2 (2002) 270—280C. Li, M. Zheng, X. H. Wang, L. Yao, L. Ma, W. Shen. Nanoscale Res. Lett., 6, N 1 (2011) 615(1—7)[4] C. Li, M. Zheng, X. H. Wang, L. Yao, L. Ma, W. Shen. Nanoscale Res. Lett., 6, N 1 (2011) 615(1—7)V. Ksenevich, V. Dorosinets, D. Adamchuk, J. Macutkevic, J. Banys. Materials, 13, N 23 (2020) 5415(1—14)[5] V. Ksenevich, V. Dorosinets, D. Adamchuk, J. Macutkevic, J. Banys. Materials, 13, N 23 (2020) 5415(1—14)M. Batzill, U. Diebold. Progress Surface Sci., 79 (2005) 47—154[6] M. Batzill, U. Diebold. Progress Surface Sci., 79 (2005) 47—154О. Л. Берсирова, Л. И. Брук, А. И. Дикусар, М. И. Караман, С. П. Сидельникова, А. В. Симашкевич, Д. А. Шербан, Ю. С. Японцева. Электронная обработка материалов, 6 (2007) 40—49[7] O. L. Bersirova, L. I. Bruk, A. I. Dikusar, M. I. Karaman, S. P. Sidel’nikova, A. V. Simashkevich, D. A. Sherban, Yu. S. Yapontseva. Surface Eng. Appl. Electrochem., 43, N 6 (2007) 443—452]В. Ф. Громов, Г. Н. Герасимов, Т. В. Белышева, Л. И. Трахтенберг. Рос. хим. журн., LII, № 5 (2008) 80—87[8] В. Ф. Громов, Г. Н. Герасимов, Т. В. Белышева, Л. И. Трахтенберг. Рос. хим. журн., LII, № 5 (2008) 80—87 [V. F. Gromov, G. N. Gerasimov, T. V. Belysheva, L. I. Trakhtenberg. Russ. Chem. J., LII, N 5 (2008) 80—87 (in Russ.)]К. П. Богданов, Д. Ц. Димитров, О. Ф. Луцкая, Ю. М. Таиров. ФТП, 32, № 10 (1998) 1158—1160[9] К. П. Богданов, Д. Ц. Димитров, О. Ф. Луцкая, Ю. М. Таиров. ФТП, 32, № 10 (1998) 1158—1160 [K. P. Bogdanov, D. Ts. Dimitrov, O. F. Lutskaya, Yu. M. Tairov. Semiconductors, 32, N 10 (1998) 1033—1035]B. Yuliarto, G. Gumilar, N. L. W. Septiani. Adv. Mater. Sci. Eng., N 12 (2015) 694823(1—14)[10] B. Yuliarto, G. Gumilar, N. L. W. Septiani. Adv. Mater. Sci. Eng., N 12 (2015) 694823(1—14)T. Oshima, T. Okuno, S. Fujita. Jpn. J. Appl. Phys, 48 (2009) 120207(1—3)[11] T. Oshima, T. Okuno, S. Fujita. Jpn. J. Appl. Phys, 48 (2009) 120207(1—3)M. Alaf, D. Gultekin, H. Akbulut. Acta Phys. Polonica A, 123, N 2 (2013) 323—325[12] M. Alaf, D. Gultekin, H. Akbulut. Acta Phys. Polonica A, 123, N 2 (2013) 323—325Y. C. Lu, C. Ma, J. Alvarado, T. Kidera, N. Dimov, Y. S. Meng, S. Okada. J. Power Sources, 284 (2015) 287—295[13] Y. C. Lu, C. Ma, J. Alvarado, T. Kidera, N. Dimov, Y. S. Meng, S. Okada. J. Power Sources, 284 (2015) 287—295V. K. Ksenevich, D. V. Adamchuk, V. B. Odzhaev, P. Zhukowski. Acta Phys. Polonica A, 128, N 5 (2015) 861—863[14] V. K. Ksenevich, D. V. Adamchuk, V. B. Odzhaev, P. Zhukowski. Acta Phys. Polonica A, 128, N 5 (2015) 861—863Д. B. Адамчук, В. К. Ксеневич. Приборы и методы измерений, 10, № 2 (2019) 138—150[15] D. V. Adamchuck, V. K. Ksenevich. Devices and Methods of Measurements, 10, N 2 (2019) 138—150 (in Russ.)]D. V. Adamchuk, V. K. Ksenevich, N. A. Poklonski, M. Navickas, J. Banys. Lithuanian J. Phys., 59, N 4 (2019) 179—187[16] D. V. Adamchuk, V. K. Ksenevich, N. A. Poklonski, M. Navickas, J. Banys. Lithuanian J. Phys., 59, N 4 (2019) 179—187Д. В. Адамчук, В. К. Ксеневич, Н. А. Поклонский, А. И. Ковалев. Изв. НАН Беларуси. Сер. физ.-мат. наук, 56, № 1 (2020) 102—113, doi: 10.29235/1561-2430-2020-56-1-102-113[17] D. V. Adamchuck, V. K. Ksenevich, N. A. Poklonski, A. I. Kavaleu. Proc. National Academy of Sciences of Belarus. Physics and Mathematics, 56, N 1 (2020) 102—113 (in Russ.)]E. M. F. Vieira, J. P. B. Silva, K. Veltruská, V. Matolín, A. L. Pires, A. M. Pereira, M. J. M. Gomes, L. M. Goncalves. Nanotechnology, 30, N 43 (2019) 435502(1—22)[18] E. M. F. Vieira, J. P. B. Silva, K. Veltruská, V. Matolín, A. L. Pires, A. M. Pereira, M. J. M. Gomes, L. M. Goncalves. Nanotechnology, 30, N 43 (2019) 435502(1—22)A. Shanmugasundaram, P. Basak, L. Satyanarayana, S. V. Manorama. Sensors and Actuators B, 185 (2013) 265—273[19] A. Shanmugasundaram, P. Basak, L. Satyanarayana, S. V. Manorama. Sensors and Actuators B, 185 (2013) 265—273L. Li, C. Zhang, W. Chen. Nanoscale, 7, N 28 (2015) 12133—12142[20] L. Li, C. Zhang, W. Chen. Nanoscale, 7, N 28 (2015) 12133—12142W. Zeng, Y. Liu, G. Chen, H. Zhan, J. Mei, N. Luo, Z. He, C. Tang. RSC Adv., 10, N 50 (2020) 29843—29854[21] W. Zeng, Y. Liu, G. Chen, H. Zhan, J. Mei, N. Luo, Z. He, C. Tang. RSC Adv., 10, N 50 (2020) 29843—29854M. Saravanakumar, S. Agilan, N. Muthukumarasamy, V. Rukkumani. Int. J. Chem. Sci., 13, N 2 (2015) 605—612[22] M. Saravanakumar, S. Agilan, N. Muthukumarasamy, V. Rukkumani. Int. J. Chem. Sci., 13, N 2 (2015) 605—612P. Boroojerdian. Int. J. Nanosci. Nanotechnol., 9, N 2 (2013) 95—100[23] P. Boroojerdian. Int. J. Nanosci. Nanotechnol., 9, N 2 (2013) 95—100L. Sangaletti, L. E. Depero, B. Allieri, F. Pioselli, E. Comini, G. Sberveglieri, M. Zocchi. J. Mater. Res., 13, N 9 (1998) 2457—2460[24] L. Sangaletti, L. E. Depero, B. Allieri, F. Pioselli, E. Comini, G. Sberveglieri, M. Zocchi. J. Mater. Res., 13, N 9 (1998) 2457—2460M. Khosravi-Nouri, N. Shahtahmassebi, E. Attaran-Kakhki, G. Zohuri. Mater. Phys. Mech., 17 (2013) 29—32[25] M. Khosravi-Nouri, N. Shahtahmassebi, E. Attaran-Kakhki, G. Zohuri. Mater. Phys. Mech., 17 (2013) 29—32Y. Q. Guo, R. Q. Tan, X. Li, J. H. Zhao, Z. L. Luo, C. Gao, W. J. Song. Cryst. Eng. Comm., 13 (2011) 5677—5680[26] Y. Q. Guo, R. Q. Tan, X. Li, J. H. Zhao, Z. L. Luo, C. Gao, W. J. Song. Cryst. Eng. Comm., 13 (2011) 5677—5680B. Eifert, M. Becker, C. T. Reindl, M. Giar, L. Zheng, A. Polity, Y. He, C. Heiliger, P. J. Klar. Phys. Rev. Mater., 1, N 1 (2017) 014602(1—6)[27] B. Eifert, M. Becker, C. T. Reindl, M. Giar, L. Zheng, A. Polity, Y. He, C. Heiliger, P. J. Klar. Phys. Rev. Mater., 1, N 1 (2017) 014602(1—6)C. Guillén, J. Herrero. J. Mater. Sci. Tech., 35, N 8 (2019) 1706—1711[28] C. Guillén, J. Herrero. J. Mater. Sci. Tech., 35, N 8 (2019) 1706—1711D. Tuschel. Spectroscopy, 33, N 12 (2018) 12—19[29] D. Tuschel. Spectroscopy, 33, N 12 (2018) 12—19В. И. Кондрашин. Технические науки. Электроника, измерительная и радиотехника, 2, № 38 (2016) 93—101[30] V. I. Kondrashin. Technical Science. Electronics, Measuring and Radio Engineering, 2, N 38 (2016) 93—101 (in Russ.)]В. В. Брус, З. Д. Ковалюк, П. Д. Марьянчук. ЖТФ, 82, № 8 (2012) 110—113[31] V. V. Brus, Z. D. Kovalyuk, P. D. Maryanchuk. Tech. Phys., 57 (2012) 1148—1151]В. В. Брус, М. Н. Солован, Э. В. Майструк, И. П. Козярский, П. Д. Марьянчук, К. С. Ульяницкий, J. Rappich. ФТТ, 56, № 10 (2014) 1886—1890[32] V. V. Brus, M. N. Solovan, E. V. Maistruk, I. P. Kozyarskii, P. D. Maryanchuk, K. S. Ulyanytsky, J. Rappich. Phys. Solid State, 56 (2014) 1947—1951]D. L. Wood, J. Tauc. Phys. Rev. B, 5 (1972) 3144—3151[33] D. L. Wood, J. Tauc. Phys. Rev. B, 5 (1972) 3144—3151J. Klein, L. Kampermann, B. Mockenhaupt, M. Behrens, J. Strunk, G. Bacher. Adv. Func. Mater., 33 (2023) 2304523(1—19)[34] J. Klein, L. Kampermann, B. Mockenhaupt, M. Behrens, J. Strunk, G. Bacher. Adv. Func. Mater., 33 (2023) 2304523(1—19)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.