Структурные и оптические свойства нанокомпозитов ZnCdO, легированных Ti, для применения в оптоэлектронных устройствах

Для синтеза чистого ZnCdO и нанокомпозитов ZnCdO, легированных титаном с различными соотношениями (0.1, 0.3 и 0.5 мас.%), использован простой метод растворения. Структурный, морфологический и элементный анализ образцов проведен с помощью рентгеновской дифракции, сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), энергодисперсионного рентгеновского анализа и фотолюминесценции (ФЛ). Дифрактограммы образцов выявляют кубическую фазовую структуру. С помощью СЭМ обнаружено наличие сферических образований с неправильными зернами из-за агломерации. Для образца чистого ZnCdO размер частиц 62.08 нм, для Ti (0.1, 0.3 и 0.5%)-легированных нанокомпозитов ZnCdO — 55.08, 50.03 и 45.08 нм. Максимум в спектрах ФЛ при 520 нм можно отнести к излучению вблизи края полосы. Фотогенерированные электроны захватываются на уровни Ti4+ в запрещенной зоне, что усиливает излучение глубоких уровней.

1. P. H. Jefferson, S. A. Hatfield, T. D. Veal, P. D. C. King, C. F. McConnville, J. Z. Perez, V. M. Sanjose, Appl. Phys. Lett., 92, 022101 (2008).

2. R. K. Chava, M. Kang, J. Alloys Compd., 692, 67–76 (2017).

3. S. A. Bidier, M. R. Hashim, A. M. Al-Diabat, M. Bououdina, Phys. E, 88, 169–171 (2017).

4. R. Mechiakh, R. Bensaha, Cond. Mater., 7, 54–57 (2006).

5. W. Yu, T. Liu, S. Cao, C. Wang, C. Chen, J. Solid State Chem., 239, 131–138 (2016).

6. R. C. Weast, S. M. Selby, In: Chemistry and Physics in CRC, 3rd ed., Taylor and Francis (1976).

7. E. K. Abdul-Hussein, A. M. Hayder, A. I. Khudiar, J. Mater. Res. Tech., 2, No. 2, 182–187 (2013).

8. T. Ahmad, S. Khatoon, K. Coolahan, S. E. Lofland, J. Mater. Res., 28, 1245–1253 (2013).

9. Y. Su, F. Peng, Z. Jiang, Biomaterials, 32, 5855‒5862 (2011).

10. Z. Han, J. Zhang, X. Yang, W. Cao, Solar Energy Mater. Solar Cells, 95, 483‒490 (2011).

11. M. Taukeer Khan, R. Bhargav, A. Kaur, et al., Thin Solid Films, 519, No. 3, 1007‒1011 (2010).

12. S. Ashoka, G. Nagaraju, K. V. Thipperudraiah, et al., Mater. Res. Bull., 45, No. 11, 1736‒1740 (2010).

13. M. Liu, Y. Du, L. Ma, et al., Int. J. Hydrogen Energy, 37, No. 1, 730‒736 (2012).

14. X. L. Yang, J. Zhang, S.-B. Ren et al., Inorg. Chem. Commun., 13, No. 1, 1337‒1339 (2010).

15. M. H. Vijaykumar, P. A. Vaishampayan, Y. S. Shouche, T. B. Karegoudar, Enzym Microbiol. Tech., 40, No. 2, 204–211 (2007).

16. S. Balachandran, S. G. Praveen, R. Velmurugan, M. Swaminathan, RSC Adv., 4, 4353–4362 (2014).

17. T. O. Mahony, E. Guibal, J. M. Tobin, Enzym Microbiol. Tech., 31, 456–463 (2002).

18. T. Makino, Y. Segawa, M. Kawasaki, A. Ohtomo, R. Shiroki, K. Tamura, T. Yasuda, H. Koinuma, Appl. Phys. Lett., 78, 1237 (2001).

19. D. V. Sathish, Ch. Rama Krishna, Ch. Venkata Reddy, T. Raghavendra Rao, P. S. Rao, R. V. S. S. N. Ravikumar, J. Mol. Struct., 1034, 57–61 (2013).

20. A. M. Ismail, A. A. Menazea, H. A. Kabary, A. E. El-Sherbiny, A. Samy, J. Mol. Struct., 1196, 332–327 (2019).

21. P. Shokeen, A. Jain, A. Kapoor, Opt. Mater., 67, 32–37 (2017).

22. K. Qi, B. Cheng, J. Yu, W. Ho, J. Alloys Compd., 727, 792–820 (2017).

23. G. Li, X. Wang, Y. Wang, X. Shi, N. Yao, B. Zhang, Phys. E, 40, 2649 (2008).

24. D. V. Sathish, Ch. Rama Krishna, Ch. Venkata Reddy, U. S. Udayachandran Thampy, R. V. S. S. N. Ravikumar, Phys. Scr., 86, 035708 (2012).

25. A. Wang, J. R. Babcock, N. L. Edleman, A. W. Metz, M. A. Lane, R. Asahi, V. P. Dravid, C. R. Kannewurf, PNAS, 98, 7113–7116 (2001).

26. M. Yuste, R. E. Galindo, O. M. Sacristan, I. Minguez-Bacho, R. Sonia, M. Hernandez-Velez, O. Sanchez, Mater. Res. Express, 1, 045028 (2014).

27. W. Zhang, J. Zhao, Z. Liu, Z. Liu, Appl. Surf. Sci., 284, 49–52 (2013).

28. Z. R. Khan, M. Zulfequar, M. S. Khan, Mater. Sci. Eng. B, 174, 145–149 (2010).

29. P. Rajeswari, S. Dhanuskodi, Cryst. Res. Technol., 48, 589–598 (2013).

30. V. Radhika, V. Annamalai, G. Vijaya, D. Annakkodi, J. Environ. Nanotechnol., 5, No. 3, 39–43 (2016).

31. E. F. Abo Zeida, I. A. Ibrahem, A. M. Ali, W. A. A. Mohamed, Res. Phys., 12, 562–570 (2019).

32. S. Balamurugan A.R. Balu K. Usharani M. Suganya, S. Anitha, D. Prabha, S. Ilangovan, Pacific Sci. Rev. A: Nat. Sci. Eng., 18, No. 3, 228–232 (2016).

33. Kuo Tz-Jun, Michael H. Huang, J. Phys. Chem. B, 110, 13717–13721 (2006).

34. T. Akilan, N. Srinivasan, R. Saravanan, Mater. Sci. Semicond. Proc., 30, 381–387 (2015).

35. B. Panigrahy, M. Aslam, D. S. Misra, M. Ghosh, D. Bahadur, Adv. Funct. Mater., 20, No. 7, 1161–1165 (2010).

36. S. A. Bidier, M. R. Hashim, M. Bououdina, J. Mater. Sci. Mater. Electron., 28, 11178–11185 (2017).