Фундаментальное материаловедение

Синтез допированных наностержней оксида цинка
Шестаков М.В.
студент
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
E–mail: grivennik@yandex.ru
Оксид цинка является многофункциональным полупроводниковым материалом и
привлекает внимание исследователей в связи с обширной сферой возможных
применений. Материалы на основе ZnO могут быть использованы в качестве
компонентов газовых сенсоров, катализаторов, люминесцентных материалов,
светоизлучающих диодов. Протяженные или квазиодномерные наноструктуры на основе
оксида цинка, в силу сочетания уникальных функциональных свойств, являются
многообещающим материалом для наноэлектроники.
В нашей работе был использован метод синтеза высокодисперсного оксида цинка
из гидроксокарбоната цинка (ГКЦ) с использованием солевой матрицы NaCl (NaCl-
Li2CO3), которая играет роль среды для роста наностержней и способствует их
пространственному разделению. Такая синтетическая методика позволяет
контролируемым образом проводить допирование наноматериалов различным и
элементами, что позволяет модифицировать их функциональные свойства. В частности,
введение допирующих элементов оказывает влияние на оптические (Mn, Mn/Sn),
магнитные (Fe,Cr), и транспортные (Li) свойства синтезированного оксидного
материала, что делает такие материалы перспективными для применения в спинтронике.
Химическая предыстория ГКЦ, состав солевой матрицы, условия помола солевых
смесей и режим высокотемпературной обработки играют ключевую роль в образовании,
росте и морфологии наностержней ZnO.
С помощью данной методики можно получать как нанопорошки, так и
наностержни оксида цинка. По данным РФА полученные наностержни являются
однофазными. Электронная дифракция, полученная с отдельных наностержней, имеет
точечную структуру. На микрофотографиях РЭМ и ПЭМ видно, что наностержни имеют
гладкие боковые грани, длина наностержней составляет от 1 до 5 мкм, а диаметр от 30
до 90 нм. На спектре катодолюминесценции оксида цинка, допированного Fe,
присутствует только один пик люминесценции в районе 380 нм. При допировании Sn
происходит смещение основного пика в фиолетовый диапазон ~410 нм, также
присутствует пик в зеленой зоне ~ 530 нм. Для наностержней ZnO, допированных Сr,
наблюдается пик краевой люминесценции в районе ~400 нм, а также пик в зеленой зоне
~540 нм. В случае наностержней, допированных Mn, видно 2 пика: первый в УФдиапазоне~390нм
,а второй соответствует люминесценции в красной зоне ~ 590 нм.
С использованием синтезированных наностержней были изготовлены планарные
структуры, для них планируется проведение измерений транспортных свойств.