Рамановская спектроскопия нанокомпозитов ZnO/ZnS и ZnO/ZnSe, полученных методом сольвотермического микроволнового синтеза
https://doi.org/10.17586/2226-1494-2023-23-6-1136-1142
Аннотация
Представлены нанокомпозиты ZnO/ZnS и ZnO/ZnSe, синтезированные сольвотермо-микроволновым методом. Для объяснения режима фононных колебаний применен метод рамановской спектроскопии. Полученная высокая интенсивность рамановского рассеяния подтвердила высокочастотную фононную моду гексагонального вюрцита ZnO. Наличие интенсивного комбинационного рассеяния света кубических структур ZnS и ZnSe свидетельствует о существовании продольной оптической фононной моды. Обнаружены небольшие сдвиги во всех модах ZnO для ZnO/ZnS и ZnO/ZnSe, которые указывают на наличие напряжения и деформации в кристаллической решетке. Исследованы изменения размера частиц с помощью конфокальной рамановской микроскопии. Показано, что изменения структуры и размеров частиц материала улучшили его характеристики. Подтверждено, что нанокомпозитные гетероструктуры, полученные простым химическим методом, применимы для создания оптоэлектронных устройств.
Об авторах
И. РатиИндонезия
Рати Иоланда — магистр
Бандунг, 40132
sc 57221219077
А. С. Рини
Индонезия
Рини Ари Сулистьо — доктор наук, преподаватель
Пеканбару, 28293
sc 36059915000
А. У. Акраджас
Малайзия
Акраджас Али Умар — доктор наук, преподаватель
Селангор, 43600
sc 9332520900
М. Агустин
Индонезия
Агустин Миранти — студент
Пеканбару, 28293
sc 57221219077
Список литературы
1. Raha S., Ahmaruzzaman M. ZnO nanostructured materials and their potential applications: progress, challenges and perspectives // Nanoscale Advances. 2022. V. 8. N 4. P. 1868–1925. https://doi.org/10.1039/d1na00880c
2. Theerthagiri J., Salla S., Senthil R.A., Nithyadharseni P., Madankumar A., Arunachalam P., Maiyalagan T., Kim H.-S. A review on ZnO nanostructured materials: energy, environmental and biological applications // Nanotechnology. 2019. V. 30. N 39. P. 392001. https://doi.org/10.1088/1361-6528/ab268a
3. Park T., Lee K.E., Kim N., Oh Y., Yoo J.-K., Um M.-K. Aspect ratiocontrolled ZnO nanorods for highly sensitive wireless ultraviolet sensor applications // Journal of Materials Chemistry C. 2017. V. 46. N 5. P. 12256–12263. https://doi.org/10.1039/C7TC04671E
4. Chung D.S., Hall T.D., Cotella G., Lyu Q., Chun P., Aziz H. Significant lifetime enhancement in QLEDs by reducing interfacial charge accumulation via fluorine incorporation in the ZnO electron transport layer // Nano-Micro Letters. 2022. V. 14. N 1. P. 212. https://doi.org/10.1007/s40820-022-00970-x
5. Kumar M., Patra A. Highly efficient and Reusable ZnO microflower photocatalyst on stainless steel mesh under UV–Vis and natural sunlight // Optical Materials. 2020. V. 107. P 110000. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2020.110000
6. Ali S., Saleem S., Salman M., Khan M. Synthesis, structural and optical properties of ZnS–ZnO nanocomposites // Materials Chemistry and Physics. 2020. V. 248. P. 122900, https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2020.122900
7. Fang X., Zhai T., Gautam U.K., Li L., Wu L., Bando Y., Golberg D. ZnS nanostructures: From synthesis to applications // Progress in Materials Science. 2011. V. 56. N 2. P. 175–287. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2010.10.001
8. Kim J.S., Kim S.H., Lee H.S. Energy spacing and sub-band modulation of Cu doped ZnSe quantum dots // Journal of Alloys and Compounds. 2022. V. 914. P. 165372. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.165372
9. Prabukanthan P., Rajesh Kumar T., Harichandran G. Influence of various complexing agents on structural, morphological, optical and electrical properties of electrochemically deposited ZnSe thin films // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2017. V. 28. N 19. P. 14728–14737. https://doi.org/10.1007/s10854-017-7341-4
10. Baranowska-Korczyc A., Kościński M., Coy E.L., Grześkowiak B.F., Jasiurkowska-Delaporte M. ZnS coating for enhanced environmental stability and improved properties of ZnO thin films // RSC Advances. 2018. V. 8. N 43. P. 24411–24421. https://doi.org/10.1039/c8ra02823k
11. Khan A.U., Tahir K., Albalawi K., Khalil M.Y., Almarhoon Z.M., Zaki M.E.A., Latif S., Hassan H.M.A., Refat M.S., Munshi A.M. Synthesis of ZnO and ZnS nanoparticles and their structural, optical, and photocatalytic properties synthesized via the wet chemical method // Materials Chemistry and Physics. 2022. V. 291. P. 126667. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2022.126667
12. Chen R., Cao J., Duan Y., Hui Y., Chuong T.T., Ou D., Han F., Cheng F., Huang X., Wu B., Zheng N. High-efficiency, hysteresisless, UV-stable perovskite solar cells with cascade ZnO-ZnS electron transport layer // Journal of the American Chemical Society. 2019. V. 141. N 1. P. 541–547. https://doi.org/10.1021/jacs.8b11001
13. Cho S., Jang J.W., Lee J.S., Lee K.H. Porous ZnO-ZnSe nanocomposites for visible light photocatalysis // Nanoscale. 2012. V. 4. N 6. P. 2066–2071. https://doi.org/10.1039/c2nr11869f
14. Kamruzzaman M., Zapien J.A. Synthesis and characterization of ZnO/ ZnSe NWs/PbS QDs solar cell // Journal of Nanoparticle Research. 2017. V. 19. N 4. P. 125. https://doi.org/10.1007/s11051-016-3729-y
15. Krithika S., Balavijayalakshmi J. Synthesis of molybdenum disulfide doped zinc oxide nanocomposites by microwave assisted method // Materials Research Express. 2019. V. 6. N 10. P. 105023. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab3828
16. Kumar V., Sharma H., Singh S.K., Kumar S., Vij A. Enhanced nearband edge emission in pulsed laser deposited ZnO/c-sapphire nanocrystalline thin films // Applied Physics A: Materials Science and Processing. 2019. V. 125. N 3. P. 212. https://doi.org/10.1007/s00339-019-2485-0
17. Khan A. Raman spectroscopic study of the ZnO nanostructures // Journal of the Pakistan Materials Society (JPMS). 2010. V. 4. N 1. P. 5–9.
18. Ridwan J., Yunas J., Umar A.A., Mohd Raub A.A., Hamzah A.A., Kazmi J., Nandiyanto A.B.D., Pawinanto R.E., Hamidah I. Vertically aligned Cu-doped ZnO nanorods for photocatalytic activity enhancement // International Journal of Electrochemical Science. 2022. V. 17. P. 220813. https://doi.org/10.20964/2022.08.10
19. Abdelouhab Z.A., Djouadi D., Chelouche A., Touam T. Structural, morphological and Raman scattering studies of pure and Ce-doped ZnO nanostructures elaborated by hydrothermal route using nonorganic precursor // Journal of Sol-Gel Science and Technology. 2020. V. 95. N 1. P. 136–145. https://doi.org/10.1007/s10971-020-05293-0
20. Sharma P., Bhati V.S., Kumar M., Sharma R., Mukhiya R., Awasthi K., Kumar M. Development of ZnO nanostructure film for pH sensing application // Applied Physics A: Materials Science and Processing. 2020. V. 126. N 4. P. 284. https://doi.org/10.1007/s00339-020-03466-w
21. Bergman L., Chen X.B., Huso J., Morrison J.L., Hoeck H. Raman scattering of polar modes of ZnO crystallites // Journal of Applied P h y s i c s . 2 0 0 5 . V. 98. N 9. P. 093507. https://doi.org/10.1063/1.2126784
22. Abdulrahman A.F., Ahmed S.M., Ahmed N.M., Almessiere M.A. Fabrication, characterization of ZnO nanorods on the flexible substrate (Kapton Tape) via chemical bath deposition for UV photodetector applications // AIP Conference Proceedings. 2017. V. 1875. N 1. P. 020004. https://doi.org/10.1063/1.4998358
23. Cheng Y.C., Jin C.Q., Gao F., Wu X.L., Zhong W., Li S.H., Chu P.K. Raman scattering study of zinc blende and wurtzite ZnS // Journal of Applied Physics. 2009. V. 106. N 12. P. 123505. https://doi.org/10.1063/1.3270401
24. Kao C.H., Su W.M., Li C.Y., Weng W.C., Weng C.Y., Cheng C.-C., Lin Y.-S., Lin C.F., Chen H. Fabrication and characterization of ZnS/ ZnO core shell nanostructures on silver wires // AIP Advances. 2018. V. 8. N 6. P. 065106. https://doi.org/10.1063/1.5027015
25. Meng X., Li L., Li K., Zhou P., Zhang H., Jia J., Sun T. Desulfurization of fuels with sodium borohydride under the catalysis of nickel salt in polyethylene glycol // Journal of Cleaner Production. 2018. V. 176. P. 391–398. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.12.152
26. Zhou W., Liu R., Tang D., Zou B. The effect of dopant and optical micro-cavity on the photoluminescence of Mn-doped ZnSe nanobelts // Nanoscale Research Letters. 2013. V. 8. N 1. P. 1–10. https://doi. org/10.1186/1556-276X-8-314
27. Yang X., Wang Q., Tao Y., Xu H. A modified method to prepare diselenides by the reaction of selenium with sodium borohydride // Journal of Chemical Research — Part S. 2002. P. 160–161. https:// doi.org/10.3184/030823402103171726
28. Shan C.X., Liu Z., Zhang X.T., Wong C.C., Hark S.K. Wurtzite ZnSe nanowires: Growth, photoluminescence, and single-wire Raman properties // Nanotechnology. 2006. V. 17. N 22. P. 5561–5564. https://doi.org/10.1088/0957-4484/17/22/006
Рецензия
Для цитирования:
Рати И., Рини А.С., Акраджас А.У., Агустин М. Рамановская спектроскопия нанокомпозитов ZnO/ZnS и ZnO/ZnSe, полученных методом сольвотермического микроволнового синтеза. Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2023;23(6):1136-1142. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2023-23-6-1136-1142
For citation:
Rati Y., Rini A.S., Akrajas A.U., Agustin M. Raman spectroscopy of nanocomposites ZnO/ZnS and ZnO/ZnSe obtained by solvothermal-microwave synthesis method. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics. 2023;23(6):1136-1142. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2023-23-6-1136-1142