Фундаментальное материаловедение

Получение наностержней оксида цинка, легированных сурьмой.
Коваленко А.А.
студент
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия.
E-mail: artyomkoval@gmail.com
Одномерные наноструктуры из оксида цинка (наностержни, нанотрубки,
нанонити и т.п.) являются перспективным материалом для создания лазеров и
светоизлучающих диодов в УФ диапазоне, полевых транзисторов и газовых сенсоров
[1]. Одной из актуальных проблем является формирование в структурах на основе
оксида цинка p-n перехода, называемого в этом случае гомогенным переходом. У такого
перехода отсутствует интерфейс между зонами дырочной и электронной проводимости,
а значит его эффективность должна быть максимальной. Для достижения этой цели
необходимо контролируемо изменять тип проводимости и концентрацию неравновесных
носителей заряда в наноматериалах на основе оксиде цинка.
Особый интерес как с теоретической, так и с практической точки зрения
представляет использование сурьмы для инвертирования типа проводимости ZnO.
Анион сурьмы (Ш) слишком велик для того, чтобы встраиваться вместо кислорода. В
некоторых работах предполагается образование дефектного ассоциата (SbZn-2VZn),
обладающего акцепторными свойствами [2]. Авторы предсказывают достижение
концентрации дырок порядка 10 16 см -3 , в то время как на практике при допировании
пленки оксида цинка сурьмой была достигнута концентрация носителей 5*10 20 см -3 [3].
Целью данной работы является получение наностержней оксида цинка,
легированных сурьмой.
Проведен синтез нанопорошков ZnO:Sb, содержащих наностержни оксида цинка.
Для этого на первой стадии было произведено соосаждение цинка и сурьмы карбонатом
аммония. Полученный осадок отфильтровали и подвергли сублимационной сушке.
Затем солевую смесь с NaCl (в соотношении 1:20) подвергали помолу в планетарной
мельнице и двухчасовому отжигу в трубчатой печи при 700°C.
По данным растровой и просвечивающей электронной микроскопии образцы
содержат большое количество наностержней длины до 2 мкм и диаметром ~100 нм. По
данным электронной дифракции индивидуальный наностержень показывает точечную
дифракционную картину, соответствующую структуре оксида цинка.
На спектрах люминесценции, снятых при комнатной температуре, можно
отметить наличие как экситонного пика в УФ области, так и широкого пика в зеленой
области спектра, который обычно связывают с глубокими дефектными уровнями в
запрещенной зоне.
Литература
1. Look D. (2006) Progress in ZnO Materials and Devices // J. of Electr. Mater, №6(35),.
2. Limpijumnong S., Zhang S., Wei S.-W., and Park C. (2004) Doping by Large-Size-
Mismatched Impurities: The Microscopic Origin of Arsenicor Antimony-Doped p-Type Zinc
Oxide // Phys. Rev. Lett. №15 (92).
3. T. Aoki et al. (2002) P-Type ZnO Layer Formation by Excimer Laser Doping // Phys. Status
Solidi (b), vol. 229, p. 911.