Wytwarzanie nanokrystalicznych warstw tlenku cynku przy użyciu prekursora hybrydowego

• Autorzy: Bobowska I. , Halamus T. , Wojciechowski P.

Warianty tytułu

EN

Prepartation of nanocrystalline zinc oxide films by using of hybrid precursor

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono sposób wytwarzania cienkich warstw nanokrystalicznego tlenku cynku metodą zol-żel przy użyciu prekursora hybrydowego, w skład którego wchodzą: octan cynku (znAc) oraz (2-hydroksypropy-lo)celuloza (hpc). Wykazano, że w układzie hybrydowym ZnAc/HPC jony cynku koordynują nie tylko jony octanowe ale również grupy wodorotlenowe, pochodzące od (2-hydroksypropylo)celulozy. W procesie zol-żel ZnAc w obecności HPC i trietyloaminy otrzymano kserożel w postaci filmu na podłożu szklanym. Wygrzewanie kserożelu w 170 °c prowadzi do krystalizacji tlenku cynku w matrycy HPC. W wyniku mineralizacji termicznej kserożelu w 600 °C otrzymano nanokrystaliczne filmy ZnO. Do badań wykorzystano spektroskopię ramanowską, analizę rentgenowską oraz skaningowy mikroskop elektronowy. Widma Ramana przedstawione na rys. 1 i rys. 3, ilustrujące wyniki analizy układu hybrydowego znAc/hpc oraz znAc/glikol etylenowy, wykazały efekt koordynacji grup OH (2-hydroksypropylo)celulozy przez jony cynku. Rys. 4 ilustruje widmo Ramana kserożelu oraz przebieg krystalizacji ZnO w procesie wygrzewania kserożelu w 170 °C. Mineralizacja termiczna kserożelu w 600 °C umożliwia otrzymanie transparentnej warstwy ZnO o strukturze nanokrystalicznej, potwierdzonej badaniami ramanowskimi (rys. 5), rentgenowskimi (rys. 6) oraz SeM (rys. 8).

EN

The method of synthesis of zinc oxide thin nanocrystalline films by solgel technique has been presented. A hybrid precursor composed of zinc acetate (ZnAc) and (2.hydroxypropyl)cellulose (HPC ) was used in solgel process. It was found that, zinc ions in the hybrid system ZnAc/HPC coordinate not only acetate ions, but also hydroxide groups of HPC . Films of xerogel were obtained by sol-gel process of ZnAc in presence of HPC and triethylamine on glass substrate. Annealing of xerogel at170 degree C leads to ZnO crystallization in HPC matrix. In the effect of thermal mineralization of xerogel at 600 degree C nanocrystalline and transparent film of ZnO was obtained. Raman spectroscopy, X-ray analysis and scanning electron microscopy were used in our investigations. In the Fig. 1 and Fig. 3 the Raman spectra of hybrid systems of ZnAc/ HPC and ZnAc/ethylene glycol have been presented, respectively. They show effect of coordination OH groups of (2.hydroxypropyl)cellulose by zinc ions. Raman spectra of xerogel and process of crystallization of ZnO during annealing of xerogel at 170 degree C are shown in the Fig. 4. Thermal mineralization of xerogel at 600 degree C facilitates to obtain transparent ZnO layer with nanocrystalline structure, what was confirm by Raman (Fig. 5), X-ray (Fig. 6) and SEM (Fig. 8) analysis.

Słowa kluczowe

PL

prekursor hybrydowy; nanokrystaliczna warstwa tlenku cynku; metoda zol-żel

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 27, nr 6
• Strony: 1329--1332
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bobowska I.

autor

Halamus T.

autor

Wojciechowski P.

• Politechnika Łódzka, Katedra Fizyki Molekularnej, Wydział Chemiczny,

Bibliografia

• [1] C haabouni F., Abaab M., Rezig B.: Metrological characteristics of ZnO oxygen sensor at room temperature. Sensors and Actuators B 100, 2004, 200–204
• [2] Basu S., Dutta A.: Room-temperature hydrogen sensors based on ZnO. Materials Chemistry and Physics 47, 1997, 93–96
• [3] P al B., Sharon M.: Enhanced photocatalytic activity of highly porous ZnO thin films prepared by sol-gel process. Materials Chemistry and Physics 76, 2002, 82–87
• [4] Keis K., Magnusson E., Lindström H., Lindquist S-E., Hagfeldt A.: A 5% efficient photoelectrochemical solar cell based on nanostructured ZnO electrodes. Solar Energy Materials & Solar Cells 73, 2002, 51–58
• [5] H offman R. L., Norris B. J., Wager J. F.: ZnO-based transparent thin-film transistors. Applied Physics Letters 82, 2003, 5, 733–735
• [6] Beek W. J. E., Wienk M.M., Janssen R. A. J.: Hybrid polymer solar cells based on zinc oxide. Journal of Materials Chemistry 15, 2005, 2985–2988
• [7] Oliveira A. P. A., Hochepied J-F., Grillon F., Berger M-H.: Controlled Precipitation of zinc oxide particles at room temperature. Chemical Matter 15, 2003, 3202–3207
• [8] Tomaszewska-Grzęda A., Łojkowski W., Godlewski M., Yatsunenko S., Drozdowicz‑Tomsia K., Goldys E. M, Phillips M. R: Growth and characterization of ZnO nanoparticles. Acta Physica Polonica A 108, 2005, 897–902
• [9] Y asuda T., Segawa Y.: Zinc oxide thin films synthesizes by metal organic chemical reactions. Physica Status Solidi B 241, 2004, 3, 676–679
• [10] Ryu Y. R., Zhu S., Wrobel J. M., Jeong H. M., Miceli P. F., White H. W.: Comparative study of textured and epitaxial ZnO films. Journal of Crystal Growth 216, 2000, 326–329
• [11] J ain S., Kodas T.T., Hampden-Smith M.: Synthesis of ZnO Thin Films by Metal-Organic CVD of Zn(CH 3CO)2. Chemical Vapor Deposition 4, 1998, 2, 51–59
• [12] Kamalasanan M. N., Chandra S.: Sol-gel synthesis of ZnO thin films. Thin Solid Films 288, 1996, 112–115
• [13] Ishioka T., Shibata Y., Takahashi M., Kanesaka I., Kitagawa Y., Nakamura K.T.: Vibrational spectra and structures of zinc carboxylates I. Zinc acetale dihydrate. Spectrochimica Acta A 54, 1998, 1827–1836
• [14] Du Y., Zhang M–S., Hong J., Shen Y., Chen Q., Yin Z.: Structural and optical properties of nanophase zinc oxide. Applied Physics A 76, 2003, 171–176
• [15] Musić S., Dragčević D., Popović S., Ivanda M.: Precipitation of ZnO particles and their properties. Materials Letters 59, 2005, 2388–2393