Experimental Study on Structural, Morphological and Optical Properties of Nanocomposite Materials for Dielectric Applications

Abstract

Матеріал, який складається з нанорозмірних компонентів та має покращені діелектричні характеристики, називається нанокомпозитним матеріалом для діелектричних застосувань. Діелектричні матеріали можуть підтримувати електричне поле з невеликими втратами енергії, оскільки вони не проводять. У дослідженні детально розглянуто оптичні, морфологічні та структурні характеристики матеріалів, виготовлених із діоксиду олова/оксиду графену (SnO2/GO), з наголосом на потенційному використанні цих матеріалів як діелектриків. Кристалічна природа матеріалів була систематично дослідженв за допомогою методу рентгенівської дифракції (XRD) для уточнення структурних властивостей отриманих нанокомпозитів. З метою покращення діелектричних характеристик морфологічні дослідження за допомогою скануючої електронної мікроскопії (SEM) виявляють добре дисперсну та пов’язану структуру. У композиті виявлено значну щільність дефектів, а ексклюзивний вміст олова (Sn), вуглецю (C) і кисню (O) в спектрі енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії (EDX) підтверджує оригінальність зразка. Оптичні властивості нанокомпозитів досліджували за допомогою вимірювань фотолюмінесценції (PL), а ультрафіолетова спектроскопія (UV-Vis) нанокомпозиту виявила енергію забороненої зони 3,7 еВ, що відповідає SnO. Висока щільність невеликих дефектів і розмір зерна відповідають за помітне збільшення діелектричної проникності. Синтезований нанокомпозит SnO2/GO демонструє перспективні властивості використання в діелектричних застосуваннях.

A material that composed a components either nanoscale or nano-sized and have improved dielectric characteristics is called a nanocomposite material for dielectric applications. Dielectric materials can sustain an electric field with little energy loss since they are non-conductive. This study examined in detail the optical, morphological, and structural characteristics of materials made of tin dioxide/graphene oxide (SnO2/GO), with an emphasis on the potential uses of these materials as dielectrics. The crystalline nature of the materials was revealed by using X-ray diffraction (XRD) to clarify the structural properties of the produced nanocomposites. This was done in a systematic manner. For the purpose of enhancing dielectric characteristics, morphological investigations using scanning electron microscopy (SEM) reveal a well-dispersed and linked structure. A significant defect density is discovered in the composite, and the energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) spectrum's exclusive Tin (Sn), carbon (C), and oxygen (O) content confirms the originality of the sample. The optical properties of the nanocomposites were studied using photoluminescence (PL) measurements, and ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis) of the nanocomposite revealed a 3.7 eV energy of the band gap that is consistent with SnO. The tiny high fault density and grain size are in charge of the dielectric constant's observable increase. The synthesized SnO2/GO nanocomposite shows promising properties use in dielectric applications.