Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году

Анализ изменения состава поверхности при образовании наноструктур станната цинка

З.В. Шомахов1, С.С. Налимова2, З.Х. Калажоков1, В.А. Мошников2

1 ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
2 ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»

DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.222

Оригинальная статья

Аннотация: Наноструктуры станната цинка были синтезированы гидротермальным методом, в качестве исходных материалов были использованы наностержни оксида цинка. Образование многокомпонентных оксидов было исследовано с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Установлено, что в процессе гидротермального синтеза происходит постепенное встраивание ионов олова в кристаллическую решетку наностержней оксида цинка и замещение ионов цинка. с образованием наноструктур станната цинка. Исследование влияния времени синтеза на химический состав поверхности полученных образцов показало, что формирование станната цинка происходит через 1 час, что подтверждается изменением энергий связи цинка и кислорода. При более длительном синтезе происходит разрушение наноструктур станната цинка, оксидов цинка и олова на поверхности образца практически не наблюдается.

Ключевые слова: станнат цинка, наноструктуры, гидротермальный синтез, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

  • Шомахов Замир Валериевич – доцент кафедры электроники и информационных технологий ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
  • Налимова Светлана Светлана – к.ф.-м.н., ассистент кафедры микро- и наноэлектроники ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
  • Калажоков Замир Хамидбиевич – к.ф.-м.н., доцент кафедры физики наносистем ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
  • Мошников Вячеслав Алексеевич – д.ф.-м.н., профессор, профессор кафедры микро- и наноэлектроники ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»

Ссылка на статью:

Шомахов, З.В. Анализ изменения состава поверхности при образовании наноструктур станната цинка / З.В. Шомахов, С.С. Налимова, З.Х. Калажоков, В.А. Мошников // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2020. — Вып. 12. — С. 222-231. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.222.

Полный текст: download PDF file

Библиографический список:

1. Wang, Y. Spatial separation of electrons and holes for enhancing the gas-sensing property of a semiconductor: ZnO/ ZnSnO3 nanorod arrays prepared by a hetero-epitaxial growth / Y. Wang, P. Gao, L. Sha, // Journal of Nanotechnology. ‒ 2018. – V. 29. ‒ № 17. ‒ Art. № 175501. ‒ 29 p. DOI: 10.1088/1361-6528/aaa6ba.
2. Грачева, И.Е. Автоматизированная установка для измерения газочувствительности сенсоров на основе полупроводниковых нанокомпозитов / И.Е. Грачева, А.И. Максимов, В.А. Мошников, М.Е. Плех // Приборы и техника эксперимента. ‒ 2008. ‒ № 3. ‒ С. 143-146.
3. Moshnikov, V.A. Hierarchical nanostructured semiconductor porous materials for gas
sensors / V.A. Moshnikov, I.E. Gracheva, V.V. Kuznezov, et al. // Journal of Non-Crystalline
Solids. ‒ 2010. ‒ V. 356. ‒ I. 37-40. ‒ P. 2020-2025. DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2010.06.030.
4. Biswas, A. ZnSnO3 nanoparticle-based piezocatalysts for ultrasound-assisted degradation of organic pollutants / A. Biswas, S. Saha, N.R. Jana // ACS Applied Nano Materials. ‒ 2019. ‒ V. 2. ‒ I. 2. ‒ P. 1120-1128. DOI: 10.1021/acsanm.9b00107.
5. Manikandan, M. Exploration of photoanode characteristics of a mixed ferroelectric ZnSnO3 and semiconducting Zn2SnO4 phase for photovoltaic applications / M. Manikandan, T. Mukilraj, C. Venkateswaran, S. Moorthy Babu // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. ‒ 2018. ‒ V. 29. ‒ I. 17. ‒ P. 15106-15111. DOI: 10.1007/s10854-018-9651-6.
6. Montenegro, J.E. Nanoparticles of zinc stannates (ZTO): synthesis, characterization and electrical behavior in oxygen and acetone vapors / J.E. Montenegro, Y. Ochoa-Muñoz, J.E. Rodríguez-Páez // Ceramics International. ‒ 2020. ‒ V. 46. ‒ I. 2. ‒ P. 2016-2032. DOI: 10.1016/j.ceramint.2019.09.181.
7. Levkevich, E.A. Synthesis, investigation and gas sensitivity of zinc stannate layers / E.A. Levkevich, A.I. Maksimov, S.A. Kirillova, S.S. Nalimova, V.M. Kondrat'ev // IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), St. Petersburg and Moscow, Russia, 27-30 January 2020. ‒ 2020. ‒ P. 984-986. DOI: 10.1109/EIConRus49466.2020.9039451.
8. Налимова, С.С. Cовременное состояние исследований в области синтеза и применения станната цинка / С.С. Налимова, А.И. Максимов, Л.Б. Матюшкин, В.А. Мошников // Физика и химия стекла. ‒ 2019. ‒ Т. 45. ‒ № 4. ‒ С. 311-325. DOI: 10.1134/S0132665119040097.
9. Sun, S. Morphological zinc stannate: synthesis, fundamental properties and applications / S. Sun, S. Liang // Journal of Materials Chemistry A. ‒ 2017. ‒ V. 5. ‒ I. 39. ‒ P. 20534- 20560. DOI: 10.1039/c7ta06221d.
10. Baruah, S. Zinc stannate nanostructures: hydrothermal synthesis / S. Baruah, J. Dutta // Science and Technology of Advanced Materials. ‒ 2011. ‒ V. 12. ‒ I. 1. ‒ Art. № 013004. ‒ 18 p. DOI: 10.1088/1468-6996/12/1/013004.
11. Wang, Z. Hollow cubic ZnSnO3 with abundant oxygen vacancies for H2S gas sensing / Z. Wang, J. Miao, .H. Zhang, D. Wang, J. Sun // Journal of Hazardous Materials. – 2020. – V. 391. – Art. № 122226. ‒ 9 p. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.122226.
12. Shpak, A.P. XPS studies of active elements surface of gas sensors based on WO3-x nanoparticles / A.P. Shpak, A.M. Korduban, M.M. Medvedskij, V.O. Kandyba // Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. – 2007. – V. 156-158. – P. 172-175. DOI: 10.1016/j.elspec.2006.12.059.
13. Карпова, С.С. Функциональный состав поверхности и сенсорные свойства ZnO , Fe2O3 и ZnFe2O4 / С.С. Карпова, В.А. Мошников, С.В. Мякин, Е.С. Коловангина // Физика и техника полупроводников. ‒ 2013. ‒ Т. 47. ‒ Вып. 3. ‒ С. 369-372.
14. Налимова, С.С. Исследование влияния кислотно-основных свойств поверхности оксидов ZnO , Fe2O3 и ZnFe2O4 на их газочувствительность по отношению к парам этанола / С.С. Налимова, В.А. Мошников, А.И. Максимов, С.В. Мякин, Н.Е. Казанцева // Физика и техника полупроводников. ‒ 2013. ‒ Т. 47. ‒ Вып. 8. ‒ С. 1022-1026.
15. Налимова, С.С. Управление функциональным составом поверхности и улучшение газочувствительных свойств металлооксидных сенсоров посредством электроннолучевой обработки / С.С. Налимова, С.В. Мякин, В.А. Мошников // Физика и химия стекла. ‒ 2016. ‒ Т. 42. ‒ № 6. ‒ С. 773-780.
16. Lenshin, A.S. Investigations of nanoreactors on the basis of p–type porous silicon: Electron structure and phase composition / A.S. Lenshin, V.M. Kashkarov, Yu.M. Spivak, V.A. Moshnikov // Materials Chemistry and Physics. ‒ 2012. ‒ V. 135. ‒ I. 2-3. ‒ P. 293-297. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2012.03.095.
17. Ryabko, A.A. Synthesis of optosensitive structures based on zinc oxide / A.A. Ryabko, A.I. Maximov, V.A. Moshnikov, S.S. Nalimova // Journal of Physics: Conference Series, 19th Russian Youth Conference on Physics of Semiconductors and Nanostructures, Opto- and Nanoelectronics 27 November to 1 December 2017, St. Petersburg, Russian Federation. ‒ 2018. ‒ V. 993. ‒ P. 012024. DOI: 10.1088/1742-6596/993/1/012024. ‒ 6 p.
18. Duan, J.F. Synthesis of amorphous ZnSnO3 hollow nanoboxes and their lithium storage properties / J.F. Duan, S.C. Hou, S.G. Chen, H.G. Duan // Materials Letters. ‒ 2014. ‒ V. 122. ‒ P. 261-264. DOI: 10.1016/j.matlet.2014.02.060.
19. Jain, V.K. Study of post annealing influence on structural, chemical and electrical properties of ZTO thin films / V.K. Jain, P. Kumar, M. Kumar, et al. // Journal of Alloys and Compounds. – 2011. ‒ V. 509. – I. 8. – P. 3541-3546. DOI: 10.1016/j.jallcom.2010.10.212.
20. Biswas, P.K. Surface characterization of sol-gel derived indium tin oxide films on glass / P.K. Biswas, A. De, L.K. Dua, L. Chkoda // Bulletin of Materials Science. – 2006. – V. 29. – I. 3. – P. 323-330. DOI: 10.1007/BF02706504.
21. Налимова, С.С. Исследование формирования слоев станната цинка методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии / С.С. Налимова, З.В. Шомахов, В.А. Мошников, А.А. Бобков, А.А. Рябко, З.Х. Калажоков // Журнал технической физики. ‒ 2020. – Т. 90. – Вып. 7. – С. 1132-1134. DOI: 10.21883/JTF.2020.07.49447.276- 19.
22. Men, H. Fast synthesis of ultra-thin ZnSnO3 nanorods with high ethanol sensing properties / H. Men, P. Gao, B. Zhou, et al. // Chemical Communications. ‒ 2010. ‒ V. 46. ‒ I. 40. ‒ P. 7581-7583. DOI: 10.1039/c0cc02222e.