Ảnh hưởng của bạc pha tạp tới các tính chất quang và điện của các màng mỏng CuAlxOy
141 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.FEE.2022.294-302Từ khóa:
Dẫn điện truyền qua; Delafossite; Màng mỏng CuAlxOy; Phương pháp đồng phún xạ; Hệ số nhiệt điện trở; Microbolometers.Tóm tắt
Tính chất dẫn điện truyền qua dựa trên vật liệu nano delafossite pha tạp Ag rất quan trọng đối với các ứng dụng cảm biến quang học do tính chất dẫn điện tốt, độ truyền qua quang học tốt và hệ số nhiệt điện trở cao. Một số vật liệu nano delafossite và vật liệu nano pha tạp Ag đã được báo cáo, tuy nhiên, vật liệu nano delafossite pha tạp Ag vẫn chưa được khám phá, đặc biệt là về tính chất điện với hệ số nhiệt điện trở cao. Trong nghiên cứu này, màng mỏng delafossite CuAlxOy pha tạp Ag được lắng đọng bằng phương pháp đồng phún xạ. Các tính chất điện được đo bằng máy đo điện trở 4 điểm. Các tính chất quang học được đo trên máy quang phổ UV-VIS. Kết quả nghiên cứu cho thấy CuAlxOy pha tạp Ag khó có thể ứng dụng cho các lớp dẫn điện trong suốt. Tuy nhiên, các màng mỏng này cho thấy hệ số nhiệt điện trở tốt với giá trị tương đối cao, khoảng 3%/ºK, do đó vật liệu thích hợp cho các ứng dụng cho microbolometers.
Tài liệu tham khảo
[1]. R. D. Shannon, C. T. Prewitt, and D. B. Rogers, “Chemistry of noble metal oxides. II. Crystal structures of platinum cobalt dioxide, palladium cobalt dioxide, coppper iron dioxide, and silver iron dioxide,” Inorg. Chem., vol. 10, no. 4, pp. 719–723, (1971), doi: 10.1021/ic50098a012. DOI: https://doi.org/10.1021/ic50098a012
[2]. R. D. Shannon, D. B. Rogers, C. T. Prewitt, and J. L. Gillson, “Chemistry of noble metal oxides. III. Electrical transport properties and crystal chemistry of ABO2 compounds with the delafossite structure,” Inorg. Chem., vol. 10, no. 4, pp. 723–727, (1971), doi: 10.1021/ic50098a013. DOI: https://doi.org/10.1021/ic50098a013
[3]. R. D. Shannon, D. B. Rogers, and C. T. Prewitt, “Chemistry of noble metal oxides. I. Syntheses and properties of ABO2 delafossite compounds,” Inorg. Chem., vol. 10, no. 4, pp. 713–718, (1971), doi: 10.1021/ic50098a011. DOI: https://doi.org/10.1021/ic50098a011
[4]. F. A. Benko and F. P. Koffyberg, “Opto-electronic properties of p- and n-type delafossite, CuFeO2,” J. Phys. Chem. Solids, vol. 48, no. 5, pp. 431–434, (1987), doi: 10.1016/0022-3697(87)90103-X. DOI: https://doi.org/10.1016/0022-3697(87)90103-X
[5]. F. A. Benko and F. P. Koffyberg, “Opto-electronic properties of CuAlO2,” J. Phys. Chem. Solids, vol. 45, no. 1, pp. 57–59, (1984), doi: 10.1016/0022-3697(84)90101-X. DOI: https://doi.org/10.1016/0022-3697(84)90101-X
[6]. H. Kawazoe, M. Yasukawa, H. Hyodo, M. Kurita, H. Yanagi, and H. Hosono, “P-type electrical conduction in transparent thin films of CuAlO2,” Nature, vol. 389, no. 6654, pp. 939–942, (1997), doi: 10.1038/40087. DOI: https://doi.org/10.1038/40087
[7]. D. S. Ginley and C. Bright, “Transparent Conducting Oxides,” MRS Bull., vol. 25, no. 08, pp. 15–18, (2000), doi: 10.1557/mrs2000.256. DOI: https://doi.org/10.1557/mrs2000.256
[8]. H. Kawazoe, H. Yanagi, K. Ueda, and H. Hosono, “Transparent p-Type Conducting Oxides: Design and Fabrication of p-n Heterojunctions,” MRS Bull., vol. 25, no. 08, pp. 28–36, (2000), doi: 10.1557/mrs2000.148. DOI: https://doi.org/10.1557/mrs2000.148
[9]. J. MONNIER, “A study of the catalytically active copper species in the synthesis of methanol over Cu$z.sbnd;Cr oxide,” J. Catal., vol. 92, no. 1, pp. 119–126, (1985), doi: 10.1016/0021-9517(85)90241-6. DOI: https://doi.org/10.1016/0021-9517(85)90241-6
[10]. J. Christopher and C. S. Swamy, “Catalytic activity and XPS investigation of dalofossite oxides, CuMO2 (M=Al, Cr or Fe),” J. Mater. Sci., vol. 27, no. 5, pp. 1353–1356, (1992), doi: 10.1007/BF01142052. DOI: https://doi.org/10.1007/BF01142052
[11]. K. Domen, S. Ikeda, T. Takata, A. Tanaka, M. Hara, and J. N. Kondo, “Mechano-catalytic overall water-splitting into hydrogen and oxygen on some metal oxides,” Appl. Energy, vol. 67, no. 1–2, pp. 159–179, (2000), doi: 10.1016/S0306-2619(00)00012-X. DOI: https://doi.org/10.1016/S0306-2619(00)00012-X
[12]. D. Xiong et al., “Synthesis and characterization of CuAlO2 and AgAlO2 delafossite oxides through low-temperature hydrothermal methods,” Inorg. Chem., (2014), doi: 10.1021/ic500090g. DOI: https://doi.org/10.1021/ic500090g
[13]. H. Dong et al., “Visible light-induced photocatalytic activity of delafossite AgMO2 (M=Al, Ga, In) prepared via a hydrothermal method,” Appl. Catal. B Environ., vol. 89, no. 3–4, pp. 551–556, (2009), doi: 10.1016/j.apcatb.2009.01.018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2009.01.018
[14]. O. Celik and M. Duman, “High temperature coefficient of resistance and low noise tungsten oxide doped amorphous vanadium oxide thin films for microbolometer applications,” Thin Solid Films, vol. 691, p. 137590, (2019), doi: 10.1016/j.tsf.2019.137590. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tsf.2019.137590
[15]. R. Mustafa Öksüzoğlu, P. Bilgiç, M. Yıldırım, and O. Deniz, “Influence of post-annealing on electrical, structural and optical properties of vanadium oxide thin films,” Opt. Laser Technol., vol. 48, pp. 102–109, (2013), doi: 10.1016/j.optlastec.2012.10.001.
[16]. R. Mustafa Öksüzoǧlu, P. Bilgiç, M. Yildirim, and O. Deniz, “Influence of post-annealing on electrical, structural and optical properties of vanadium oxide thin films,” Opt. Laser Technol., vol. 48, pp. 102–109, (2013), doi: 10.1016/j.optlastec.2012.10.001. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2012.10.001
[17]. K. Park, K. Y. Ko, and W. S. Seo, “Effect of partial substitution of Ca for Al on the microstructure and high-temperature thermoelectric properties of CuAlO2,” Mater. Sci. Eng. B Solid-State Mater. Adv. Technol., vol. 129, no. 1–3, pp. 1–7, (2006), doi: 10.1016/j.mseb.2005.10.035. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mseb.2005.10.035
[18]. K. Park, K. Y. Ko, J. K. Seong, and S. Nahm, “Microstructure and high-temperature thermoelectric properties of polycrystalline CuAl1-xMgxO2 ceramics,” J. Eur. Ceram. Soc., vol. 27, no. 13–15, pp. 3735–3738, (2007), doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2007.02.030. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2007.02.030
[19]. K. Park, K. Y. Ko, H.-C. Kwon, and S. Nahm, “Improvement in thermoelectric properties of CuAlO2 by adding Fe2O3,” J. Alloys Compd., vol. 437, no. 1–2, pp. 1–6, (2007), doi: 10.1016/j.jallcom.2006.07.067. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.07.067
[20]. S. Yanagiya, N. Van Nong, J. Xu, and N. Pryds, “The Effect of (Ag, Ni, Zn)-Addition on the Thermoelectric Properties of Copper Aluminate,” Materials (Basel)., vol. 3, no. 1, pp. 318–328, (2010), doi: 10.3390/ma3010318. DOI: https://doi.org/10.3390/ma3010318
[21]. J. Gu et al., “p -Type CuRhO 2 as a Self-Healing Photoelectrode for Water Reduction under Visible Light,” J. Am. Chem. Soc., vol. 136, no. 3, pp. 830–833, (2014), doi: 10.1021/ja408876k. DOI: https://doi.org/10.1021/ja408876k
[22]. M. Abdel-Rahman et al., “Temperature coefficient of resistance and thermal conductivity of Vanadium oxide ‘Big Mac’ sandwich structure,” Infrared Phys. Technol., vol. 71, pp. 127–130, (2015), doi: 10.1016/j.infrared.2015.03.006. DOI: https://doi.org/10.1016/j.infrared.2015.03.006
[23]. F. Niklaus, C. Vieider, and H. Jakobsen, “MEMS-based uncooled infrared bolometer arrays: a review,” (2007), vol. 6836, p. 68360D, doi: 10.1117/12.755128. DOI: https://doi.org/10.1117/12.755128
[24]. P. Sharma, X. Sun, G. Parish, and A. Keating, “Optimising porous silicon electrical properties for thermal sensing applications,” Microporous Mesoporous Mater., vol. 312, p. 110767, (2021), doi: 10.1016/j.micromeso.2020.110767. DOI: https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2020.110767
[25]. P. Sharma, J. Dell, G. Parish, and A. Keating, “Engineering 1/f noise in porous silicon thin films for thermal sensing applications,” Microporous Mesoporous Mater., vol. 324, p. 111302, (2021), doi: 10.1016/j.micromeso.2021.111302. DOI: https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2021.111302
