CC BY
18УДК 621.315.592-022.592:620.179.152.1
DOI: 10.24151/1561-5405-2021-26-6-481-490
Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия поверхностных слоев ограненных наностержней оксида цинка
1 2 2 2 З.В. Шомахов , С.С. Налимова , А.А. Бобков , В.А. Мошников
1 Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова, г. Нальчик, Россия
2Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), г. Санкт-Петербург, Россия
shozamir@yandex.ru
Управление гидрофильными свойствами поверхности наноматериалов представляет интерес для различных областей применения, включая оптику, фотокатализ и спинтронику. В работе описаны методики дизайна дефектной структуры поверхностных слоев ограненных нано -стержней оксида цинка при жертвенном легировании йодом в рамках гидротермального синтеза. Особенности химического состава поверхности полученных слоев исследованы с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Обнаружено, что на рентгеновских фотоэлектронных спектрах пики, соответствующие энергии связи йода, отсутствуют. На спектре уровня O 1s для наностержней оксида цинка, легированных йодом, наблюдается дополнительный пик с энергией связи 531,8 эВ, соответствующий кислороду ОН-групп. При термообработке синтезированных слоев йод улетучивается, что приводит к изменению состава поверхности и увеличению содержания кислорода поверхностных гидроксильных групп. Предложена модель, объясняющая полученные экспериментальные результаты. Установлено, что методики рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии эффективны для анализа дефектной структуры поверхности функциональных слоев на основе ограненных наностержней оксида цинка.
Ключевые слова: оксид цинка; наностержни; легирование; рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия; дефекты
Для цитирования: Шомахов З.В., Налимова С.С., Бобков А.А., Мошников В.А. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия поверхностных слоев ограненных наностержней оксида цинка // Изв. вузов. Электроника. 2021. Т. 26. № 6. С. 481-490. DOI: https://doi.org/10.24151/1561-5405-2021-26-6-481-490
© З.В. Шомахов, С.С. Налимова, А.А. Бобков, В.А. Мошников, 2021
X-ray Photoelectron Spectroscopy of Surface Layers of Faceted Zinc Oxide Nanorods
7 7 7 7
Z. V. Shomakhov , S.S. Nalimova , A.A. Bobkov , V.A. Moshnikov
Kabardino-Balkarian State University named after H.M. Berbekov,
Nalchik, Russia
2
Saint Petersburg Electrotechnical University, Saint Petersburg, Russia shozamir@yandex.ru
Abstract. The control of the nanomaterials surface's hydrophilic properties is of interest for various applications, including optics, photocatalysis, and spintronics. In this work, techniques for designing the defective structure of the surface layers of faceted zinc oxide nanorods during sacrificial doping with iodine by hydrothermal synthesis were considered. The features of the chemical composition of the surface of the obtained layers were studied using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). It was found that peaks corresponding to the binding energy of iodine were not observed in the X-ray photoelectron spectra. An additional peak with a binding energy of 531.8 eV, corresponding to the oxygen of OH groups, was observed in the O 1s level spectrum for zinc oxide nanorods doped with iodine. During the heat treatment of the synthesized layers, iodine evaporates, which leads to a change in the surface composition and an increase in the oxygen content of the surface hydroxyl groups. A model has been proposed to explain the experimental results. It has been established that XPS techniques are effective for analyzing the defective surface structure of functional layers based on faceted zinc oxide nanorods.
Keywords, zinc oxide; nanorods; doping; X-ray photoelectron spectroscopy; defects
For citation. Shomakhov Z.V., Nalimova S.S., Bobkov A.A., Moshnikov V.A. X-ray photoelectron spectroscopy of surface layers of faceted zinc oxide nanorods. Proc. Univ. Electronics, 2021, vol. 26, no. 6, pp. 481-490. DOI. https://doi.org/ 10.24151/1561-5405-2021-26-6-481-490
Введение. Оксид цинка (ZnO) - широкозонный полупроводник n-типа, характеризующийся уникальными электрофизическими и оптическими свойствами. Материалы на основе ZnO применяются при создании супергидрофильных и супергидрофобных поверхностей [1], наносенсоров [2-6], полевых эмиссионных и электролюминесцентных устройств [7], нанолазеров [8] и солнечных элементов [9-12]. В настоящее время получены различные наноструктуры ZnO: наночастицы [13, 14], иерархические агрегаты [15, 16], пористые пленки [17], наностержни [18], тетраподы [19, 20].
Направленное изменение дефектной структуры в кристаллах позволяет управлять их свойствами и получать новые функции материалов на их основе. Это расширяет области применения таких материалов, например: индуцированная дефектами люминесценция в широкозонных полупроводниках может применяться в оптике, улучшенное оптическое поглощение перспективно для эффективного фотокатализа, магнетизм в немагнитных материалах - для спинтроники. В работе [21] путем гидрирования полу-
чен TiO2 с высоким содержанием кислородных вакансий и улучшенной фотокаталитической активностью.
Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) на сегодняшний день широко применяется в области материаловедения, химии и химической инженерии для оценки химии поверхности, структуры связей и состава поверхностей и интерфейсов. Метод РФЭС основан на том, что химическое окружение атома оказывает выраженное влияние на энергию связи электронов (химический сдвиг). Это позволяет определить структуру связей и ее изменение в зависимости от параметров синтеза или обработки поверхности. Благодаря высокой чувствительности РФЭС эффективна для анализа дефектных состояний на поверхности материалов. Так, с помощью данного метода в работе [22] показано, что с повышением температуры отжига на поверхности тонкой пленки ZnO увеличивается концентрация кислородных вакансий, являющихся центрами люминесценции для эмиссии зеленого света. В работах [23-25] изучены перераспределение поверхностных центров при образовании цинкового феррита и пористого кремния, а также зависимость газочувствительных и структурных свойств оксида от функционального состава поверхности. Установлено, что адсорбционные свойства оксидов определяются концентрацией молекул воды на их поверхности, а также отрицательно заряженных ионов кислорода и собственных дефектов, главным образом кислородных вакансий.
В настоящее время большое внимание уделяется атомно-молекулярному дизайну и наноархитектонике. При этом технологии могут включать методики top-down и bottom-up, а общая архитектоника может иметь иерархическую структуру. Методы дизайна дефектов в атомно-молекулярных структурах могут включать в себя введение жертвенных примесей на этапах формирования атомно-молекулярных структур с последующими операциями модифицирования поверхностных слоев.
Для анализа особенностей структур, синтезированных с добавлением жертвенных легирующих примесей, необходима разработка новых методик анализа. В настоящей работе рассматриваются методики с применением РФЭС для анализа перераспределения электронной плотности и изменения энергетики адсорбционных центров при легировании слоев ZnO.
Эксперимент. Функциональные слои на основе наностержней ZnO синтезировали гидротермальным методом. Сначала на подложке синтезировали зародышевый слой центрифугированием водного раствора ацетата цинка (5 мМ) с последующим отжигом при температуре 350 °С. На полученных зародышевых слоях выращивали наностержни ZnO. В качестве ростового раствора использовали водный раствор гексаметилентетра-мина (НМТА) и шестиводного нитрата цинка Zn(NO3)26H2O в эквимолярном соотношении (25 мМ). Для синтеза легированных йодом образцов в ростовой раствор добавляли йодид натрия (10 мМ). Рост проводили в течение 1 ч при температуре 86 °С. Образцы отжигали в муфельной печи при температуре 350 °С для удаления органики с поверхности слоя.
Химический состав поверхности слоев, состоящих из наностержней ZnO, исследовали методом РФЭС. Экспериментальные спектры получены на рентгеновском фотоэлектронном спектрометре K-Alpha фирмы Thermo Scientific (США). Для возбуждения фотоэмиссии использовали монохроматическое излучение Al-Äa (энергия кванта hv = 1486,7 эВ). Обзорные спектры получены в диапазоне энергий связи 0-1350 эВ, позволяющие определить все элементы, присутствующие в образцах. Спектры элементов шириной 20 эВ сняты с целью более точного определения положения пиков. Проведено
разложение спектров остовных уровней элементов, позволившее определить их содержание в образцах в различных связанных состояниях.
Результаты и их обсуждение. В ростовом растворе, используемом для синтеза наноструктур, нитрат цинка служит источником ионов Zn2+, а HMTA при медленном разложении обеспечивает щелочную среду раствора и необходимое количество ионов OH-. Химические реакции, протекающие в растворе, описываются следующими уравнениями:
СИМ +6Н20 ^ 6НСИО+4КН3, N^3 +н2о ^ ми; +оН, 20Н +гп2+ ^ 2п(0Н)2, 2гп(он^ ^ [гпо^ + [гпо^ + 2И2о, [гпО] + 2Ма1 + ио ^ ZnI2 + 2МоН.
В приведенных уравнениях химических реакций молекулы ZnO, образующиеся в объеме слоя и на его поверхности, обозначены как [ZnO]¿ и [ZnO]s соответственно.
На обзорных рентгеновских фотоэлектронных спектрах нелегированных и легированных образцов наностержней ZnO (рис.1) наблюдаются пики, характерные для энергий связи цинка, кислорода и углерода. Положения всех пиков совпадают с литературными данными по исследованию подобных материалов. Наличие пиков углерода во всех образцах свидетельствует об адсорбции на их поверхности углеводородов из окружающей атмосферы. Из спектров видно, что на поверхности нелегированного образца преобладает углерод (рис.1,а), в то время как для легированного йодом образца наиболее интенсивный пик соответствует цинку (рис.1,б).
С 15
О 15
1200 1000 800 600 400 200 0
Энергия связи, эВ а
Zn 2р
1200 1000 800 600 400 200 0
Энергия связи, эВ б
Рис.1. Обзорные рентгеновские фотоэлектронные спектры слоя на основе
нелегированных (а) и легированных йодом (б) наностержней ZnO Fig. 1. Survey X-ray photoelectron spectra of the layer based on ZnO nanorods undoped with iodine (a) and doped with iodine (b)
На рис.2 представлены спектры остовных уровней кислорода для нелегированных и легированных образцов. Пик О (534 эВ) на рис.2,а соответствует энергии связи кислорода, присутствующего на поверхности в виде адсорбированных групп С-О и Н2О. На спектре остовного уровня кислорода легированного йодом образца, представленном на рис.2,б, наблюдаются пики, соответствующие кислороду ОН-групп (531,8 эВ) и кислороду адсорбированных групп Н2О/С-О (533,5 эВ). Наблюдается сдвиг пика кислорода адсорбированных групп Н2О/С-О на 0,5 эВ в сторону меньших энергий связи по сравнению с образцом ZnO.
Рис.2. Рентгеновские фотоэлектронные спектры уровня O is для слоя на основе нелегированных (а) и легированных йодом (б) наностержней ZnO Fig.2. X-ray photoelectron spectra of О is level for a layer based on the nanorods of ZnO undoped with iodine (a) and doped with iodine (b)
Полученные результаты согласуются с данными обзорных спектров. На поверхности образца, синтезированного без добавления йодида натрия в ростовой раствор, преобладают слабосвязанные группы С-О. При добавлении йодида натрия в ростовой раствор характер распределения связей на поверхности существенно изменяется. На поверхности преобладают ионы цинка, связанные в основном с ОН-группами.
После изотермического отжига при температуре 350 °С на воздухе в поверхностных слоях йод не обнаруживается (см. рис. 1,6). В то же время происходит существен-
ное изменение в спектрах остовных уровней кислорода для легированного образца (см. рис.2,б) по сравнению с нелегированным (см. рис.2,а). При этом изменение спектра остовных уровней кислорода проявляется при энергиях 531,8 эВ, которые соответствуют энергетике остовных уровней кислорода гидроксильных групп OH-.
Таким образом, особенности поведения элементов в легированных нанокристаллах, включая легированные ограненные наностержни ZnO, могут существенно модифицировать функциональные свойства поверхности и изменять условия адсорбции гидроксильных групп. Для этой цели перспективным представляется легирование ZnO легколетучей примесью, например йодом.
->
G 9
[ ]о2" [ ]Zn2+ [ ]о2"
H H
\ /
о
->
II
I
о
H
I
о
[ Ъ2- [ ]Zn2+ [ ]о2"
I2, Znl2
Рис.3. Механизм изменения структуры поверхности ZnO при жертвенном легировании йодом Fig.3. The mechanism of changing the structure of the ZnO surface during sacrificial doping with iodine
На рис.3 показана модель модификации структуры поверхности ZnO, поясняющая влияние йода на перераспределение поверхностных функциональных групп. Известно, что в оксидных нанокристаллах существуют хорошо организованные анионные и кати-онные подрешетки. При отжиге йод выходит из поверхностных слоев, что находит подтверждение экспериментально, поскольку методом РФЭС на поверхности образцов йода не обнаружено. Йод может уходить в виде Ь и в виде соединения ZnI2. С точки зрения изменения гидрофильности важнейшее значение имеет уход в виде ZnI2 в нейтральной форме с образованием дополнительных вакансий: одной в подрешетке цинка и двух в подрешетке йода. Соответственно, в решетке должны оставаться локализованные отрицательные заряды от йода и положительно заряженная вакансия цинка. Положительно заряженная вакансия цинка имеет высокую адсорбционную способность для молекул водяных паров с образованием связи между неподеленной электронной парой атома кислорода и положительно заряженной вакансией цинка. Так как в решетке остается отрицательный заряд, то повышается вероятность адсорбции кислорода в виде отрицательно заряженных ионов. Таким образом, на поверхности находятся адсорбированные молекулы водяных паров и отрицательно заряженные ионы кислорода. Между этими частицами может протекать реакция с образованием отрицательно заряженной и нейтральной гидроксильных групп (см. рис.3).
Заключение. Анализ состава поверхности наностержней оксида цинка показал, что при легировании йодом происходит существенное перераспределение электронной плотности с увеличением содержания гидроксильных групп. Согласно предложенной модели перестройки поверхностных связей в результате удаления йода при термообработке, для исследования перераспределения поверхностных связей в наностержнях ZnO наиболее информативным является определение содержания кислорода в различных связанных состояниях.
Таким образом, легирование йодом при гидротермальном синтезе ограненных наностержней ZnO приводит к увеличению степени гидроксилирования поверхности полученных слоев, что расширяет области применения таких материалов. Полученные наноструктуры могут быть использованы для создания газовых сенсоров, устойчивых к влиянию влажности, а также в качестве эффективных фотокатализаторов.
Материалы статьи доложены на 5-й Научно-практической конференции «Интеллектуальные системы и микросистемная техника - 2021» (3-9 февраля 2021 г., Кабардино-Балкарская Республика, пос. Эльбрус).
Литература
1. Pauporté T., Bataille G., JoulaudL., Vermersch F.J. Well-aligned ZnO nanowire arrays prepared by seed-layer-free electrodeposition and their Cassie-Wenzel transition after hydrophobization // J. Phys. Chem. C. 2010. Vol. 114. Iss. 1. P. 194-202. DOI: https://doi.org/10.1021/jp9087145
2. The multisensor array based on grown-on-chip zinc oxide nanorod network for selective discrimination of alcohol vapors at sub-ppm range / A. Bobkov, A. Varezhnikov, I. Plugin et al. // Sensors. 2019. Vol. 19. Iss. 19. Art. ID: 4265. DOI: https://doi.org/10.3390/s19194265
3. Sensitivity enhancement of ammonia gas sensor based on Ag/ZnO flower and nanoellipsoids at low temperature / R. Sankar Ganesh, M. Navaneethan, V.L. Patil et al. // Sensors and Actuators B: Chemical. 2018. Vol. 255. P. 672-683. DOI: https://doi.org/10.1016/j.snb.2017.08.015
4. Complex-surfactant-assisted hydrothermal synthesis of one-dimensional ZnO nanorods for highperformance ethanol gas sensor / S. Zhao, Y. Shen, X. Yan et al. // Sensors and Actuators B: Chemical. 2019. Vol. 286. P. 501-511. DOI: https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.01.127
5. Micropatternable double-faced ZnO nanoflowers for flexible gas sensor / J.-W. Kim, Y. Porte, K. Y. Ko et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2017. Vol. 9. Iss. 38. P. 32876-32886. DOI: https://doi.org/10.1021/ acsami.7b09251
6. Investigation of the vapor-sensitive properties of zinc oxide layers by impedance spectroscopy / S.S. Nalimova, I.E. Kononova, V.A. Moshnikov et al. // Bulgarian Chemical Communications. 2017. Vol. 49 (1). P. 121-126.
7. Epitaxial electrodeposition of ZnO nanowire arrays on p-GaN for efficient UV-light-emitting diode fabrication / O. Lupan, T. Pauporté, B. Viana et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2010. Vol. 2. Iss. 7. P. 2083-2090. DOI: https://doi.org/10.1021/am100334c
8. Room-temperature ultraviolet nanowire nanolasers / M.H. Huang, S. Mao, H. Feick et al. // Science. 2001. Vol. 292. Iss. 5523. P. 1897-1899. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1060367
9. Синтез наноструктур на основе оксида цинка для создания гетероструктурных фотовольтаиче-ских элементов / Н.А. Лашкова, А.И. Максимов, А.А. Рябко и др. // Физика и техника полупроводников. 2016. T. 50. № 9. C. 1276-1282.
10. Luo J., Wang Y., Zhang Q. Progress in perovskite solar cells based on ZnO nanostructures // Solar Energy. 2018. Vol. 163. P. 289-306. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2018.01.035
11. Zang Z. Efficiency enhancement of ZnO/Cu2O solar cells with well oriented and micrometer grain sized Cu2O films // Appl. Phys. Lett. 2018. Vol. 112. Iss. 4. Art. ID: 042106. DOI: https://doi.org/ 10.1063/1.5017002
12. Stable 6 %-efficient Sb2Se3 solar cells with a ZnO buffer layer / L. Wang, D.B. Li, K. Li et al. // Nature Energy. 2017. Vol. 2. Art. No. 17046. DOI: https://doi.org/10.1038/nenergy.2017.46
13. Parihar V., Raja M., Paulose R. A brief review of structural, electrical and electrochemical properties of zinc oxide nanoparticles // Reviews on Advanced Materials Science. 2018. Vol. 53. No. 2. P. 119-130. DOI: https://doi.org/10.1515/rams-2018-0009
14. Siddiqi K.S., ur Rahman A., Tajuddin, Husen A. Properties of zinc oxide nanoparticles and their activity against microbes // Nanoscale Res. Lett. 2018. Vol. 13. Art. No. 141. DOI: https://doi.org/10.1186/s11671-018-2532-3
15. Wang X., Ahmad M., Sun H. Three-dimensional ZnO hierarchical nanostructures: solution phase synthesis and applications // Materials. 2017. Vol. 10. Iss. 11. Art. ID: 1304. DOI: https://doi.org/10.3390/ ma10111304
16. Synthesis of ZnO hierarchical structures and their gas sensing properties / C. Fan, F. Sun, X. Wang et al. // Nanomaterials. 2019. Vol. 9. Iss. 9. Art. ID: 1277. DOI: https://doi.org/10.3390/nano9091277
17. Усиление флуоресценции наноразмерных пленок ZnO : SiO2 в присутствии сывороточного альбумина человека / И.А. Наговицын, Г.К. Чудинова, А.В. Лобанов и др. // Химическая физика. 2018. Т. 37. № 8. С. 29-35. DOI: https://doi.org/10.1134/S0207401X18080149
18. Двухэтапный синтез структурированных микросистем из наностержней оксида цинка с использованием ультразвукового спрей-пиролиза и низкотемпературного гидротермального метода / А.А. Рябко, А.И. Максимов, В.Н. Вербицкий и др. // Физика и техника полупроводников. 2020. Т. 54. № 11 (111177). С. 1251-1257. DOI: https://doi.org/10.21883/FTP.2020.11.50098.9480
19. Synthesis of ZnO tetrapods for high-performance supercapacitor applications / Q. Luo, P. Xu, Y. Qiu et al. // Materials Letters. 2017. Vol. 198. P. 192-195. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2017.04.032
20. ZnO tetrapods and activated carbon based hybrid composite: Adsorbents for enhanced decontamination of hexavalent chromium from aqueous solution / M. Sharma, M. Joshi, S. Nigam et al. // Chemical Engineering Journal. 2019. Vol. 358. P. 540-551. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.10.031
21. Chen X., Liu L., Yu P.Y., Mao S.S. Increasing solar absorption for photocatalysis with black hydrogen-ated titanium dioxide nanocrystals // Science. 2011. Vol. 331. Iss. 6018. P. 746-750. DOI: https://doi.org/10.1126/science. 1200448
22. Hsieh P.-T., Chen Y.-C., Kao K.-S., Wang C.-M. Luminescence mechanism of ZnO thin film investigated by XPS measurement // Appl. Phys. A. 2008. Vol. 90. Iss. 2. P. 317-321. DOI: https://doi.org/10.1007/ s00339-007-4275-3
23. Study of the effect of the acid-base surface properties of ZnO, Fe2O3 and ZnFe2O4 oxides on their gas sensitivity to ethanol vapor / S.S. Karpova, V.A. Moshnikov, A.I. Maksimov et al // Semiconductors. 2013. Vol. 47. Iss. 8. P. 1026-1030. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063782613080095
24. An X-ray photoelectron spectroscopy study of zinc stannate layer formation / S.S. Nalimova, Z.V. Shomakhov, V.A. Moshnikov et al. // Technical Physics. 2020. Vol. 65. Iss. 7. P. 1087-1090. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063784220070142
25. Шомахов З.В., Налимова С.С., Калажоков З.Х., Мошников В.А. Анализ изменения состава поверхности при образовании наноструктур станната цинка // Физико -химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2020. № 12. С. 222-231. DOI: https://doi.org/10.26456/pcascnn/ 2020.12.222
Поступила в редакцию 16.04.2021 г.; после доработки 16.04.2021 г.; принята к публикации 11.10.2021 г.
Шомахов Замир Валериевич - кандидат физико-математических наук, доцент кафедры электроники и цифровых информационных технологий Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова (Россия, Кабардино-Балкарская Республика, 360004, г. Нальчик, ул. Чернышевского, 173), shozamir@yandex.ru
Налимова Светлана Сергеевна - кандидат физико-математических наук, доцент кафедры микро- и наноэлектроники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) (Россия, 197376, г. Санкт-Петербург, ул. профессора Попова, 5), sskarpova@list.ru
Бобков Антон Алексеевич - кандидат физико-математических наук, инженер кафедры микро- и наноэлектроники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) (Россия, 197376, г. Санкт-Петербург, ул. профессора Попова, 5), anton.a.bobkov@yandex.ru
Мошников Вячеслав Алексеевич - доктор физико-математических наук, профессор кафедры микро- и наноэлектроники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) (Россия, 197376, г. Санкт-Петербург, ул. профессора Попова, 5), vamoshnikov@mail.ru
References
1. Pauporte T., Bataille G., Joulaud L., Vermersch F.J. Well-aligned ZnO nanowire arrays prepared by seed-layer-free electrodeposition and their Cassie-Wenzel transition after hydrophobization. J. Phys. Chem. C, 2010, vol. 114, iss. 1, pp. 194-202. DOI: https://doi.org/10.1021/jp9087145
2. Bobkov A., Varezhnikov A., Plugin I., Fedorov F.S., Goffman V., Moshnikov V., Sysoev V., Trouillet V., Geckle U., Sommer M. The multisensor array based on grown-on-chip zinc oxide nanorod network for selective discrimination of alcohol vapors at sub-ppm range. Sensors, 2019, vol. 19, iss. 19, art. ID: 4265. DOI: https://doi.org/10.3390/s19194265
3. Sankar Ganesh R., Navaneethan M., Patil V.L., Ponnusamy S., Muthamizhchelvan C., Kawasaki S., Patil P.S., Hayakawa Y. Sensitivity enhancement of ammonia gas sensor based on Ag/ZnO flower and nanoellipsoids at low temperature. Sensors and Actuators B: Chemical, 2018, vol. 255, pp. 672-683. DOI: https://doi.org/10.1016/j.snb.2017.08.015
4. Zhao S., Shen Y., Yan X., Zhou P., Yin Y., Lu R., Han C., Cui B., Wei D. Complex-surfactant-assisted hydrothermal synthesis of one-dimensional ZnO nanorods for high-performance ethanol gas sensor. Sensors and ActuatorsB: Chemical, 2019, vol. 286, pp. 501-511. DOI: https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.01.127
5. Kim J.-W., Porte Y., Ko K.Y., Kim H., Myoung J.M. Micropatternable double-faced ZnO nanoflowers for flexible gas sensor. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, vol. 9, iss. 38, pp. 32876-32886. DOI: https://doi.org/ 10.1021/acsami.7b09251
6. Nalimova S.S., Kononova I.E., Moshnikov V.A., Dimitrov D.Tz., Kaneva N.V., Krasteva L.K., Syuleyman S.A., Bojinova A.S., Papazova K.I., Georgieva A.Ts. Investigation of the vapor-sensitive properties of zinc oxide layers by impedance spectroscopy. Bulgarian Chemical Communications, 2017, vol. 49 (1), pp. 121-126.
7. Lupan O., Pauporté T., Viana B., Tiginyanu I.M., Ursaki V.V., Cortès R. Epitaxial electrodeposition of ZnO nanowire arrays on p-GaN for efficient UV-light-emitting diode fabrication. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2010, vol. 2, iss. 7, pp. 2083-2090. DOI: https://doi.org/10.1021/am100334c
8. Huang M.H., Mao S., Feick H., Yan H., Wu Y., Kind H., Weber E., Russo R., Yang P. Room-temperature ultraviolet nanowire nanolasers. Science, 2001, vol. 292, iss. 5523, pp. 1897-1899. DOI: https://doi.org/10.1126/science. 1060367
9. Lashkova N.A., Maximov A.I., Ryabko A.A., Bobkov A.A., Moshnikov V.A., Terukov E.I. Synthesis of ZnO-based nanostructures for the creation of heterostructure photovoltaic cells. Semiconductors, 2016, vol. 50, iss. 9, pp. 1254-1260. DOI: https://doi.org/10.1134/S106378261609013X
10. Luo J., Wang Y., Zhang Q. Progress in perovskite solar cells based on ZnO nanostructures. Solar Energy, 2018, vol. 163, pp. 289-306. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2018.01.035
11. Zang Z. Efficiency enhancement of ZnO/Cu2O solar cells with well oriented and micrometer grain sized Cu2O films. Appl. Phys. Lett., 2018, vol. 112, iss. 4, art. ID: 042106. DOI: https://doi.org/ 10.1063/1.5017002
12. Wang L., Li D.B., Li K., Chen C., Deng H.-X., Gao L., Zhao Y., Jiang F., Li L., Huang F., He Y., Song H., Niu G., Tang J. Stable 6 %-efficient Sb2Se3 solar cells with a ZnO buffer layer. Nature Energy, 2017, vol. 2, art. no. 17046. DOI: https://doi.org/10.1038/nenergy.2017.46
13. Parihar V., Raja M., Paulose R. A brief review of structural, electrical and electrochemical properties of zinc oxide nanoparticles. Reviews on Advanced Materials Science, 2018, vol. 53, no. 2, pp. 119-130. DOI: https://doi.org/10.1515/rams-2018-0009
14. Siddiqi K.S., ur Rahman A., Tajuddin, Husen A. Properties of zinc oxide nanoparticles and their activity against microbes. Nanoscale Res. Lett., 2018, vol. 13, art. no. 141. DOI: https://doi.org/10.1186/s11671-018-2532-3
15. Wang X., Ahmad M., Sun H. Three-dimensional ZnO hierarchical nanostructures: solution phase synthesis and applications. Materials, 2017, vol. 10, iss. 11, art. ID: 1304. DOI: https://doi.org/10.3390/ ma10111304
16. Fan C., Sun F., Wang X., Huang Z., Keshvardoostchokami M., Kumar P., Liu B. Synthesis of ZnO hierarchical structures and their gas sensing properties. Nanomaterials, 2019, vol. 9, iss. 9, art. ID: 1277. DOI: https://doi.org/10.3390/nano9091277
17. Nagovitsyn I.A., Chudinova G.K., Lobanov A.V., Boruleva E.A., Moshnikov V.A., Nalimova S.S., Kononova I.E. Enhanced fluorescence of nanosized ZnO : SiO2 films in the presence of human serum albumin. Rus. J. Phys. Chem. B, 2018, vol. 12, iss. 4, pp. 651-656. DOI: https://doi.org/10.1134/S1990793118040292
18. Ryabko A.A., Maximov A.I., Verbitskii V.N., Levitskii V.S., Moshnikov V.A., Terukov E.I. Two-stage synthesis of structured microsystems based on zinc-oxide nanorods by ultrasonic spray pyrolysis and the low-temperature hydrothermal method. Semiconductors, 2020, vol. 54, iss. 11, pp. 1496-1502. DOI: https://doi.org/ 10.1134/S1063782620110238
19. Luo Q., Xu P., Qiu Y., Cheng Z., Chang X., Fan H. Synthesis of ZnO tetrapods for high-performance supercapacitor applications. Materials Letters, 2017, vol. 198, pp. 192-195. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.matlet.2017.04.032
20. Sharma M., Joshi M., Nigam S., Shree S., Avasthi D.K., Adelung R., Srivastava S.K., Mishra Y.K. ZnO tetrapods and activated carbon based hybrid composite: Adsorbents for enhanced decontamination of hexavalent chromium from aqueous solution. Chemical Engineering Journal, 2019, vol. 358, pp. 540-551. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.10.031
21. Chen X., Liu L., Yu P.Y., Mao S.S. Increasing solar absorption for photocatalysis with black hydrogen-ated titanium dioxide nanocrystals. Science, 2011, vol. 331, iss. 6018, pp. 746-750. DOI: https://doi.org/ 10.1126/science. 1200448
22. Hsieh P.-T., Chen Y.-C., Kao K.-S., Wang C.-M. Luminescence mechanism of ZnO thin film investigated by XPS measurement. Appl. Phys. A, 2008, vol. 90, iss. 2, pp. 317-321. DOI: https://doi.org/ 10.1007/s00339-007-4275-3
23. Karpova S.S., Moshnikov V.A., Maksimov A.I., Mjakin S.V., Kazantseva N.E. Study of the effect of the acid-base surface properties of ZnO, Fe2O3 and ZnFe2O4 oxides on their gas sensitivity to ethanol vapor. Semiconductors, 2013, vol. 47, iss. 8, pp. 1026-1030. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063782613080095
24. Nalimova S.S., Shomakhov Z.V., Moshnikov V.A., Bobkov A.A., Ryabko A.A., Kalazhokov Z.Kh. An X-ray photoelectron spectroscopy study of zinc stannate layer formation. Technical Physics, 2020, vol. 65, iss. 7, pp. 1087-1090. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063784220070142
25. Shomakhov Z.V., Nalimova S.S., Kalazhokov Z.Kh., Moshnikov V.A. Analysis of changes in the surface composition during formation of zinc stannate nanostructures. Fiziko-khimicheskie aspekty izucheniya klasterov, nanostruktur i nanomaterialov = Physical and Chemical Aspects of the Study of Clusters, Nanostruc-tures and Nanomaterials, 2020, no. 12, pp. 222-231. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.26456/pcascnn/ 2020.12.222
Received 16.04.2021; Revised 16.04.2021; Accepted 11.10.2021. Information about the authors:
Zamir V. Shomakhov - Cand. Sci. (Phys.-Math.), Assoc. Prof. of the Electronics and Digital Information Technologies Department, Kabardino-Balkarian State University named after H.M. Berbekov (Russia, Kabardino-Balkarian Republic, 360004, Nalchik, Chernyshevsky st., 173), shozamir@yandex.ru
Svetlana S. Nalimova - Cand. Sci. (Phys.-Math.), Assoc. Prof. of the Micro- and Nano-electronics Department, Saint Petersburg Electrotechnical University (Russia, 197376, Saint Petersburg, Professor Popov st., 5), sskarpova@list.ru
Anton A. Bobkov - Cand. Sci. (Phys.-Math.), Engineer of the Micro- and Nanoelectronics Department, Saint Petersburg Electrotechnical University (Russia, 197376, Saint Petersburg, Professor Popov st., 5), anton.a.bobkov@yandex.ru
Vyacheslav A. Moshnikov - Dr. Sci. (Phys.-Math.), Prof. of the Micro- and Nanoelectronics Department, Saint Petersburg Electrotechnical University (Russia, 197376, Saint Petersburg, Professor Popov st., 5), vamoshnikov@mail.ru
Информация для читателей журнала «Известия высших учебных заведений. Электроника»
С тематическими указателями статей за 1996 - 2021 гг., аннотациями и содержанием последних номеров на русском и английском языках можно ознакомиться на сайте:
http://ivuz-e.ru
