Оптоэлектронные свойства углеродных пленок, полученных методом осаждения в плазме СН4 и последующей термообработкой
https://doi.org/10.25587/k1396-1824-9367-e
Аннотация
Пленки толщиной в несколько десятков нанометров формировались осаждением атомов углерода в плазме метана на подложках SiO2 c последующей термообработкой при температуре от 650 °C до 800 °C. Методы атомно-силовой и электронной микроскопии, ИК- и УФ-спектроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния и измерения силы тока в зависимости от освещения были использованы для исследования оптических и электрических свойств полученных пленок. Анализ результатов оптических исследований показал, что пленки имеют полосы поглощения в УФ- и дальней ИК-областях. Результаты воздействия освещения галогеновой лампой, имеющей широкий спектральный диапазон, показали изменение фототока до 1,85 мА при напряжении на образце 8 В. Величина фототока зависит от напряжения, и при достижении 10 В наступает насыщение. Фоточувствительность синтезированных углеродных плёнок объяснено фотогенерацией носителей заряда при освещении. Зависимость от напряжения связана с эффективным разделением фотогенерируемых носителей заряда электрическим полем. Сделан вывод, что полученные пленки могут быть использованы в качестве фотосенсоров дневного освещения.
Об авторах
Е. П. Неустроев
СВФУ им. М.К. Аммосова
Россия
Россия
А. Р. Прокопьев
СВФУ им. М.К. Аммосова
Россия
Россия
Список литературы
1. Geim A. K. Graphene: status and prospects // Science. - 2009. - V. 324. - No 5934. - P. 1530-1534.
2. Chen Y., Xie Y., Yan X., Cohen M. L., Zhang S. Topological carbon materials: A new perspective // Physics Reports. - 2020. - V.868. - P. 1-32.
3. Kumar R., Joanni E., Singh R. K., Singh D. P., Moshkalev S. A. Recent advances in the synthesis and modification of carbon-based 2D materials for application in energy conversion and storage // Progress in Energy and Combustion Science. - 2018. - V. 67. - P. 115-157.
4. Lee X. J. et al. Review on graphene and its derivatives: Synthesis methods and potential industrial implementation // Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. - 2019. - V. 98. - P. 163-180.
5. Kirchner E. M., Hirsch T. Recent developments in carbon-based two-dimensional materials: synthesis and modification aspects for electrochemical sensors // Microchimica Acta. - 2020. - V. 187. - №. 8. - P. 1-21.
6. Kumar R., Joanni E., Singh R. K., Singh D. P., Moshkalev, S. A. Recent advances in the synthesis and modification of carbon-based 2D materials for application in energy conversion and storage // Progress in Energy and Combustion Science. - 2018. - V. 67. - P. 115-157.
7. Sankaran R. M. Plasma processing of nanomaterials / Boca-Raton, Florida: CPC Press, 2011. - P. 416.
8. Wang Q., Wang X., Chai Z., Hu W. Low-temperature plasma synthesis of carbon nanotubes and graphene based materials and their fuel cell applications // Chemical Society Reviews. - 2013. - V. 42. - No 23. - P. 8821-8834.
9. Chu P. K., Lu X. P. Low temperature plasma technology: methods and applications/ Boca-Raton, Florida: CPC Press, 2013. - P. 474.
10. Ивановский Г. Ф., Петров В. И. Ионно-плазменная обработка материалов // М.: Радио и связь. - 1986. - С. 232.
11. Кралькина Е. А. Индуктивный высокочастотный разряд низкого давления и возможности оптимизации источников плазмы на его основе // Успехи физических наук. - 2008. - Т. 178. - № 5. - С. 519-540.
12. Неустроев Е. П., Прокопьев А. Р. Свойства нанографита, образованного плазменным осаждением и последующей термообработкой / Межвузовский сборник научных трудов «Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов». - Тверь: Твер. гос. ун-т, 2019. - Вып. 11. - С. 629-635.
13. Neustroev E. P., Popov V. I., Prokopiev A. R., Davydova Z. Y., Semenov S. O. Formation of nanographite on SiO2 substrate by plasma deposition of carbon and subsequent annealing // AIP Conference Proceedings. - 2019. - V. 2179. - P. 020019 (1-8).
14. Неустроев Е. П., Прокопьев А. Р. Механизм проводимости нанографита, образованного осаждением в плазме метана и последующей термообработкой // Радиоэлектроника, наносистемы, информационные технологии. - 2019. - T. 11. - № 3. - С. 315-320.
15. López-Díaz D., López Holgado M., García-Fierro J. L., Velázquez M. M. Evolution of the Raman spectrum with the chemical composition of graphene oxide // The Journal of Physical Chemistry C. - 2017. - V. 121. - No 37. - P. 20489-20497.
16. Wu J. B., Lin M. L., Cong X., Liu H. N., Tan P. H. Raman spectroscopy of graphene-based materials and its applications in related devices // Chemical Society Reviews. - 2018. - V. 47. - No 5. - V. 1822-1873.
17. Pimenta M. A., Dresselhaus G., Dresselhaus M. S., Cancado L. G., Jorio A., Saito R. Studying disorder in graphite-based systems by Raman spectroscopy //Physical chemistry chemical physics. - 2007. - V. 9. - No 11. - С. 1276-1290.
18. Beams R., Cançado L. G., Novotny L. Raman characterization of defects and dopants in graphene // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2015. - V. 27. - No 8. - P. 083002.
19. Neustroev E. P., Prokopiev A. R., Popov V. I. Influence of Substrates on Conductivity of Thin Carbon Films Deposited by Methane Plasma and Subsequent Annealed // Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2020. - V. 1611. - No 1. - P. 012006.
20. Chitturi M. V., Benekohal R. F., Girianna M. Turn-On and Turn-Off Characteristics of Incandescent and Light-Emitting Diode Signal Modules // ITE JOURNAL. - 2005. - V. 69. - P.69-72.
Рецензия
Для цитирования:
Неустроев Е.П., Прокопьев А.Р. Оптоэлектронные свойства углеродных пленок, полученных методом осаждения в плазме СН4 и последующей термообработкой. Вестник Северо-Восточного федерального университета имени М. К. Аммосова. 2021;(1):34-42. https://doi.org/10.25587/k1396-1824-9367-e
For citation:
Neustroev E.P., Prokopev A.R. Optoelectronic properties of carbon films obtained by deposition in CH4 plasma and subsequent heat treatment. Vestnik of North-Eastern Federal University. 2021;(1):34-42. (In Russ.) https://doi.org/10.25587/k1396-1824-9367-e
Просмотров:
111
Послать статью по эл. почте 