Управление морфологией и свойствами наноструктур оксида цинка, изготавливаемых методом импульсного электрохимического осаждения

Abstract

У роботі вивчаються способи управління морфологією і властивостями наноструктур цинк оксиду, що виготовляються методом імпульсного електрохімічного осадження. Демонструється вплив перемішування електроліту, зміни форми прямокутних імпульсів потенціалу катода-підкладки, а також складу електроліту і тривалості процесу імпульсного електроосадження на морфологію, кристалічну структуру та оптичні властивості наноструктурованих масивів ZnO. Аналізуються причини формування за допомогою імпульсного катодного електроосадження без введення в електроліт поверхневоактивних модифікаторів росту масивів ZnO, що складаються з правильних шестигранних нанопластин і їх стопок з вертикальним або горизонтальним розташуванням щодо підкладок, шарів з параболоїдних наноструктур ZnO, а також одновимірних масивів цинк оксиду, орієнтованих перпендикулярно до підкладки. Методом атомної силової мікроскопії продемонстровано виготовлення зазначених наноструктурованих масивів цинк оксиду. За допомогою рентгенівської дифрактометрії та оптичної спектроскопії вивчені кристалічна структура та властивості наноструктур ZnO, виготовлених методом імпульсного електрохімічного осадження.

В работе изучаются способы управления морфологией и свойствами наноструктур оксида цинка, изготавливаемых методом импульсного электрохимического осаждения. Демонстрируется воздействие перемешивания электролита, изменения формы прямоугольных импульсов потенциала катодаподложки, а также состава электролита и длительности процесса импульсного электроосаждении на морфологию, кристаллическую структуру и оптические свойства наноструктурированных массивов ZnO. Анализируются причины формирования посредством импульсного катодного электроосаждения без введения в электролит поверхностно-активных модификаторов роста массивов ZnO, состоящих из правильных шестигранных нанопластин и их стопок с вертикальным или горизонтальным расположением относительно подложек, слоев из параболоидных наноструктур ZnO, а также одномерных массивов оксида цинка, ориентированных перпендикулярно к подложке. Методом атомной силовой микроскопии продемонстрировано изготовление указанных наноструктурированных массивов оксида цинка. Посредством рентгеновской дифрактометрии и оптической спектроскопии изучены структура и свойства наноструктур ZnO, изготовленных методом импульсного электрохимического осаждения.

In this paper we study ways to control the morphology and properties of zinc oxide nanostructures, which are produced by pulsed electrochemical deposition The effect of mixing of electrolyte, changes in the shape of rectangular pulses of the cathode-substrate potential, as well as the electrolyte composition and duration of the pulsed electrodeposition process on the morphology, crystal structure and optical properties of nanostructured ZnO arrays has been demonstrated. The reasons for the formation by pulsed cathodic electrodeposition without introducing of surfactant growth modifiers into the electrolyte of ZnO arrays, consisting of regular hexagonal nanoplates and their stacks with vertical or horizontal arrangement with respect to the substrates, layers of paraboloid ZnO nanostructures, as well as one-dimensional arrays of zinc oxide, oriented perpendicular to the substrate were analyzed. It was demonstrated by the atomic force microscopy the manufacture of these nanostructured zinc oxide arrays. By the X-ray diffraction and optical spectroscopy the structure and properties of ZnO nanostructures fabricated by pulsed electrochemical deposition were studied.