References

alternative

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)

1608-8298

Международный издательский дом научной периодики "Спейс

10.15518/isjaee.2024.10.213-225

alternative-2534

Research Article

V. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ. 13. Наноструктуры

Исследование оптических свойств тонких пленок оксида олова

Study of optical properties of thin films of tin oxide

Звягинцева

А. В.

Zvyagintseva

A. V.

Звягинцева Алла Витальевна, доцент, кандидат технических наук

394006, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84

Zvyagintseva Alla Vitalievna, Associate professor. Academic degree: Candidate of Technical Sciences

394006, Voronezh, 20th Anniversary of October St., 84

Пантелеев

И. Н.

Panteleev

I. N.

Пантелеев Игорь Николаевич, доцент, кандидат физико-математических наук

394006, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84

Panteleev Igor Nikolaevich, Associate Professor, Candidate of Physicaland Mathematical Sciences

394006, Voronezh, 20th Anniversary of October St., 84

Долженков

С. В.

Dolzhenkov

S. V.

Долженков Святослав Владимирович, магистр

394006, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84

Dolzhenkov Svyatoslav Vladimirovich, Magister

394006, Voronezh, 20th Anniversary of October St., 84

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный технический университет»РоссияFederal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Voronezh State Technical University»Russian Federation

2024

23012025

010213225

2025

Международный издательский дом научной периодики "Спейс

https://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNotice

https://www.isjaee.com/jour/article/view/2534

В статье проведено экспериментальное и теоретическое исследование оптических свойств тонких пленок оксида олова. В тонких пленках наблюдается большее влияние адсорбции молекул газов на проводимость слоев. Приведена методика измерения с помощью спектрофотометра и дальнейшей обработки экспериментальных оптических спектров пропускания. Измерены спектры пропускания, в которых определена ширина запрещённой зоны.

Исследовались пленки оксида олова, изготовленные спрей-пиролизом из золь-гель раствора, а также рассмотрены структурные свойства оксида олова. В качестве прекурсора используется хлористое олово двух водное (SnCl2 · 2H2O) (0,5 М), в качестве растворителя использовался изопропиловый спирт. Раствор перемешивали в течение 1 часа, с последующим выдерживанием 24 часа. Нанесение спрей-пиролиза SnO2, осуществлялось на основе раствора для золь-гель метода (СПГЗ). Для этого раствор заправлялся в бак автоматизированной установки спрей-пиролиза УСП-3. Оптические свойства исследовались с помощью спектрофотометра спектрофотометра СПЕКС ССП-715-М фирмы АО «ЛОМО». Выявлено, что пленки обладают прозрачностью T = 60-80% в видимом диапазоне спектра. Представлены оптические свойства при температурах 200, 300, 400 °С пленок оксида олова. Ширина запрещенной зоны, составляющая значение при температуре 200°С – 3,96 эВ, 300°С – 3,98 эВ, 400°С – 3,98 эВ.

The article presents an experimental and theoretical study of the optical properties of tin oxide thin films. It is in thin films that the adsorption of gas molecules has a greater effect on the conductivity of the layers. The method of measurement using a spectrophotometer and further processing of experimental optical transmission spectra is presented. Transmission spectra were measured, from which the band gap width was determined.

Tin oxide films made by spray pyrolysis from a sol-gel solution were studied, and the structural properties of tin oxide were also considered. The experiment was conducted as follows. Two-aqueous tin chloride (SnCl2 = 2H2O) (0,5 M) is used as a precursor, isopropyl alcohol was used as a solvent. The solution was stirred for 1 hour, followed by 24 hours of exposure. The application of spray pyrolysis of SnO2 was carried out on the basis of a solution for the sol-gel method (SPGZ). To do this, the solution was filled into the tank of the automated spray pyrolysis unit USP-3. Optical properties were studied using a spectrophotometer SPECKS SSP-715-M spectrophotometer manufactured by JSC LOMO. It was revealed that the films have a transparency of T = 60-80% in the visible range of the spectrum. The optical properties of tin oxide films at temperatures of 200, 300, 400 °C are presented. The width of the forbidden zone, which is the value at a temperature of 200 °C – 3,96 eV, 300 °C – 3,98 eV, 400 °C – 3,98 eV.

слоиоксид оловаприбор измеренияподложкаоптические свойства

layerstin oxidemeasuring devicesubstrateoptical properties

References1

. Hecht D. S., Hu, Irvin G. Emerging Transparent Electrodes Based on Thin Films of Carbon Nanotubes, Graphene and Metallic Nanostructures /󠇡/󠇡 Advanced Materials. - 2011. – 23. – P. 1482-1513.

. Hecht, D. S; Hu; Irvin, G. Emerging Transparent Electrodes Based on Thin Films of Carbon Nanotubes, Graphene and Metallic Nanostructures /󠇡/󠇡 Advanced Materials. - 2011. – 23. – P. 1482-1513.

. Звягинцева А. В. Температурные интервалы десорбции дейтерия из Ni–In композитов /󠇡 А. В. Звягинцева, А. Н. Морозов, И. М. Кирьян /󠇡/󠇡 Взаимодействие изотопов водорода с конструкционными материалами. IHISM´14. Сборник докладов Пятой Международной конференции и Девятой Международной школы молодых ученых и специалистов им. А. А. Курдюмова /󠇡 Под ред. д-ра техн. наук А. А. Юхимчука. Саров: ФГУП «РФЯЦ–ВНИИЭФ», 2015. – С. 106-119.

. Zvyagintseva A. V. Temperature ranges of deuterium desorption from Ni–In composites /󠇡 A. V. Zvyagintseva, A. N. Morozov, I. M. Kiryan /󠇡/󠇡 The interaction of hydrogen isotopes with structural materials. IHISM´14. Collection of reports of the Fifth International Conference and the Ninth International School of Young Scientists and Specialists named after A. A. Kurdyumov /󠇡 Ed. Dr. of Technical Sciences A. A. Yukhimchuk. Sarov: FSUE RFNC–VNIIEF, 2015. – Рр. 106-119.

. Звягинцева А. В., Гусев А. Л., Шалимов Ю. Н. Кинетика процессов электрохимического наводороживания металлов в присутствии бора /󠇡/󠇡 Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). – 2009. – № 4 (72). – С. 20-27.

. Zvyagintseva A. V., Gusev A. L., Shalimov Yu. N. Kinetics of electrochemical metal hydrogenation processes in the presence of boron /󠇡/󠇡 Alternative Energy and ecology (ISJAEE). – 2009. – № 4 (72). – Pp. 20-27.

. Звягинцева А. В. Гибридные функциональные материалы, формирующие металлические структуры с оптимальной дефектностью для хранения водорода в гидридной форме /󠇡/󠇡 Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). – 2017. – №№ 16-18 (228-230). – С. 89-103.

. Zvyagintseva A. V. Hybrid functional materials forming metal structures with optimal defects for hydrogen storage in hydride form /󠇡/󠇡 Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). – 2017. – №№ 16-18 (228-230). – Pp. 89-103.

. Edwards, P. P., Porch A., Jones M. O., Morgan D. V., Perks R. M. Basic materials physics of transparent conducting oxides /󠇡/󠇡 Dalton Transactions. – 2004. – Vol 19. – Pр. 2995–3002.

. Edwards, P. P., Porch, A., Jones, M. O., Morgan, D. V., Perks, R. M. Basic materials physics of transparent conducting oxides /󠇡/󠇡 Dalton Transactions. – 2004. – Vol. 19. – Pр. 2995-3002.

. Minami T. Transparent conducting oxide semiconductors for transparent electrodes /󠇡/󠇡 Semiconductor Science and Technology. – 2005. – Vol. 20. – No. 4. – P. S35-S44.

. Zvyagintseva A. V. Hybrid functional materials forming a metal structure with optimal imperfection for storing hydrogen in a hydride form /󠇡 A. V. Zvyagintseva /󠇡/󠇡 International Journal of Hydrogen Energy. – 2020. – Vol. 45. – № 46. – Pр. 24991-25001.

. Zvyagintseva A. Physical modeling of hydrogen permeability of a cylindrical shell /󠇡 A. V. Zvyagintseva /󠇡/󠇡 Journal: AIP Conference Proceedings. Krasnoyarsk Scientific Centre of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences. Melville, New York, United States of America. – 2021. – P. 20057.

. Zvyagintseva A. V. Potential possibilities of hydrogen accumulation in nickel-Based solid-state materials /󠇡 IOP: Materials Science and Engineering /󠇡/󠇡 Bristol: Publishing house: Institute of physics and IOP Publishing Limited. – 2020. – Vol. 919(6). – Pр. 062054-062059.

. Zvyagintseva A. V. Potential possibilities of hydrogen accumulation in nickel-Based solid-state materials /󠇡IOP: Materials Science and Engineering /󠇡/󠇡 Bristol: Publishing house: Institute of physics and IOP Publishing Limited. – 2020. – Vol. 919(6). – P. 062054-062059.

. Agashe C. and Major S. S. Effect of F, Cl and Br doping on the electrical properties of sprayed SnO2 films /󠇡/󠇡 J. Mater. Sci. Lett. – 1996. – Vol. 15. – P. 497.

. Stjema B., Olsson E., and Granqvist C. G. Optical and electrical properties of radio frequency sputtered tin oxide films doped with oxygen vacancies, F, Sb, or Mo /󠇡/󠇡 J. Appl. Phys. – 1994. – Vol. 76. – № 6. – Pр. 3797-3817.

. Peltzer E. L. y Blanca, Svane A., Christensen N. E., Rodriguez C. O., Cappannini O. M. and Moreno M. S. Calculated static and dynamic properties of β-Sn and Sn-O compounds /󠇡/󠇡 Physical review B. Condensed Matter. – 1993. – Vol. 48. – № 21. – Pр. 15712-15718.

. Mishra K. C., Johnson K. H. and Schmidt P. C. Electronic structure of antimony – doped tin oxide /󠇡/󠇡 Physical review B. – 1995. – Vol. 51. – № 20. – Pр. 13972-13976.

. Рипан Р. Неорганическая химия. Химия металлов /󠇡 Р. Рипан, И. Четяну. – М.: Мир, 1971. – Т. 1. – 561 с.

. Ripan R. Inorganic chemistry. Chemistry of metals /󠇡 R. Ripan, I. Chetyanu. – M.: Mir, 1971. – Vol. 1. – 561 p.

. Сивухин Д. В. Общий курс физики 3 том /󠇡 ФИЗМАТЛИТ. – Москва: Изд-во МФТИ, 1989. – С. 427-656.

. Sivukhin D. V. General course of physics volume 3 /󠇡 FIZMATLIT. – Moscow: MIPT Publishing House, 1989. – Рp. 427-656.

. Odaka Y. Mi, H., and Iwata S. Electronic structure and optical properties of ZnO, SnO2 and In2O3 /󠇡/󠇡 Japanese Journal of Applied Physics. – 1999. – Vol. 38. – Pр. 3453-3458.

. 16. Odaka Y. Mi, H., and Iwata S. Electronic structure and optical properties of ZnO, SnO2 and In2O3 /󠇡/󠇡 Japanese Journal of Applied Physics. – 1999. – Vol. 38. – Pр. 3453-3458.

. Button K. J., Fonstad C. G. and Dreybrodt W. Determination of the electron masses in stannic oxide by submillimeter cyclotron resonance /󠇡/󠇡 Physical review B. – 1971. – Vol. 4. – № 12. – Pр. 4539-4542.

. Sanon G., Rup R., Mansingh A. Band gap narrowing and band structure in degenerate tin oxide (SnO2) films /󠇡/󠇡 Physical review B. – 1991. – Vol. 44. – № 11. – Pр. 5672-5680.

. Sanon G., Rup R., Mansingh A. Band gap narrowing and band structure in degenerate tin oxide (SnO2) films /󠇡/󠇡 Physical review B. – 1991. – Vol. 44. – № 11. – P. 5672-5680.

. Звягинцева А. В. Структурно-фазовые изменения в электрохимических системах Ni-In /󠇡 А. В. Звягинцева /󠇡/󠇡 Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского. Серия «Биология, химия». – 2013.– Том 26 (65). – № 3. – С. 253-260.

. Zvyagintseva A. V. Structural and phase changes in Ni-In electrochemical systems /󠇡 A. V. Zvyagintseva /󠇡/󠇡 Scientific notes of V. I. Vernadsky Tauride National University. The series «Biology, chemistry». – 2013.– Tom 26 (65). – № 3. – Pp. 253-260.

. Taylor S. R. Abundance of chemical elements in the continental crust: a new table /󠇡/󠇡 Geochimica et Cosmochimica Acta. – 1964. – Vol. 28. – №. 8. – P. 1273-1285.

. Taylor S. R. Abundance of chemical elements in the continental crust: a new table /󠇡/󠇡 Geochimica et Cosmochimica Acta. – 1964. – Vol. 28. – №. 8. – Pр. 12731285.

. Transparent and conductive ZnO:Al films deposited by large area reactive magnetron sputtering /󠇡 Szyszka B., Jiang X., Hong R. J., et al. /󠇡/󠇡 Thin Solid Films. – 2003. – V. 442. – Pр. 179-183.

. Звягинцева А. В. Физико-механические и коррозионно-электромеханические свойства никелевых покрытий, легированных индием /󠇡 А. В. Звягинцева, А. И. Фаличева /󠇡/󠇡 Гальванотехника и обработка поверхности. – М.: Изд-во Российского химико-технологического ун-та им. Д. И. Менделеева. – 1994. – Т. 3. – № 5-6. – С. 52-54.

. Zvyagintseva A. V. Physico-mechanical and corrosion-electromechanical properties of nickel coatings alloyed with indium /󠇡 A. V. Zvyagintseva, A. I. Falicheva /󠇡/󠇡 Electroplating and surface treatment. – M.: Publishing House of the Russian Chemical Technological University named after D. I. Mendeleev. – 1994. – Vol. 3. – No.5-6. – Рp. 52-54.

. Жарова Ю. А. Оптические и структурные свойство наноструктур /󠇡 Ю. А. Жарова, В. А. Толмачев, С. И. Павлов /󠇡/󠇡 Физика и техника полупроводников. – СПб.: 2019. – Вып. 3. – С. 576-582.

. Zharova Yu. A. Optical and structural properties of nanostructures /󠇡 Yu. A. Zharova, V. A. Tolmachev, S. I. Pavlov /󠇡/󠇡 Physics and Technology of semiconductors. – St. Petersburg: 2019. – Issue 3. – Рp. 576-582.

. Kolasinski K. W. In: Porous Silicon: From Formation to Application. Formation and Properties, ed. by G. Korotcenkov /󠇡 K. W. Kolasinski /󠇡/󠇡 London -N. Y. – Taylor and Francis Group, LLC. – 2016. – Vol. 1. – P. 291.

. Лазарев В. Б. Химические и физические свойства простых оксидов металлов /󠇡 В. Б. Лазарев, В. В. Соболев, И. С. Шаплыгин. – М.: Наука, 1983. – 239 с.

. Lazarev V. B. Chemical and physical properties of simple metal oxides /󠇡 V. B. Lazarev, V. V. Sobolev, I. S. Shaplygin. – M.: Nauka, 1983. – 239 p.

. Лысак Г. В. Микроволновый синтез нанокристаллов SnO2 на поверхности тонковолокнистого полимерного материала /󠇡 Г. В. Лысак, И. А. Лысак, Т. Д. Малиновская, Г. Г. Волокитин /󠇡/󠇡 Неорганические материалы. – М.: 2010. – Т. 46. - №2. – С. 223-226.

. Lysak G. V. Microwave synthesis of SnO2 nanocrystals on the surface of a thin-fiber polymer material /󠇡 G. V. Lysak, I. A. Lysak, T. D. Malinovskaya, G. G. Volokitin /󠇡/󠇡 Inorganic materials. – M.: 2010. – Vol. 46. – No. 2. – Pp. 223-226.

. Poshelyuzhnaya M. A. The size-controllable, one-step syntheis and characterization of gold nanoparticles protected by synthetic humic substances /󠇡 M. A. Poshelyuzhnaya, V. A. Litvin, R. L. Galagan, B. F. Minaev /󠇡/󠇡 Materials Chemistry and Physics. – 2014. – Р. 168-178.

. Bandarenka H. V. Handbook of Porous Silicon /󠇡 H. V. Bandarenka, ed. by L. Canham /󠇡/󠇡 Springer International Publishing AG, part of Springer Nature. – 2018. – P. 1315.

. Xie N. Enhanced sensing properties of SnO2 nanofibers with a novel structure by carbonization /󠇡 N. Xie, L. Guo /󠇡/󠇡 Phys. Rev. Lett. – 2018. – Vol. 271. – P. 44-53.

. Xie N. Enhanced sensing properties of SnO2 nanofibers with a novel structure by carbonization /󠇡 N. Xie, L. Guo /󠇡/󠇡 Phys. Rev. Lett. – 2018. – Vol. 271. – Pp. 44-53.

. Zhai J. Electron transport properties of antimony doped SnO2 single crystalline thin films grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy /󠇡 J. Zhai, L. Wang, D. Wang /󠇡/󠇡 ACS Appl. Mater. Interfaces. – 2011. – Vol. 3. – P. 2253-2258.

. Liu X. Black silicon: fabrication methods, properties and solar energy applications /󠇡 X. Liu, P. R. Coxon, M. Peters, B. Hoex, J. M. Cole, D. J. Fray /󠇡/󠇡 Energy Environ. Sci. 2014. – Vol. 7. – № 10. – P. 3223-3263.

. Liu X. Black silicon: fabrication methods, properties and solar energy applications /󠇡 X. Liu, P.R. Coxon, M. Peters, B. Hoex, J.M. Cole, D. J. Fray /󠇡/󠇡 Energy Environ. Sci. 2014. – Vol. 7. – № 10. – Pр. 3223-3263.

. Самсонов Г. В. Физико-химические свойства окислов /󠇡 Г. В. Самсонов. – М.: Металлургия, 1978. – 390 с.

. Samsonov G. V. Physical and chemical properties of oxides /󠇡 G. V. Samsonov. - M.: Metallurgy, 1978. - 390 p.

. Аналитическая химия ванадия /󠇡 В. Н. Музгин, Л. Б. Хамзина, В. Л. Золотавин и др. – М.: Наука, 1981. – 216 с.

. Analytical chemistry of vanadium /󠇡 V. N. Muzgin, L. B. Khamzina, V. L. Zolotavin, etc. – M.: Nauka, 1981. – 216 p.

. Dzhafarov T. Handbook of Porous Siliconеd. By Canham L., Bayramov A. /󠇡 T. Dzhafarov, A. Bayramov /󠇡/󠇡 Springer International Publishing AG, part of Springer Nature. – 2018. – P. 1479.

. Zvyagintseva A. Mathematical model of the process of controlling the hydrogen permeability of metals with internal stresses, taking into account the formation and distribution of fixed complexes /󠇡 A. V. Zvyagintseva /󠇡/󠇡 Proceedings of the Russian Academy of Sciences. The series is physical. – 2020. – Vol. 84. – No. 9. – P. 1097-1099.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.