锰氧化物薄膜的结构、光学研究喷雾热解技术

Bhargande SK^*和帕蒂尔PS¹

Brahmdevdada鬃毛理工学院物理系,413002年Solapur,印度马哈拉施特拉邦。

¹Shivaji大学物理系,戈尔,印度马哈拉施特拉邦。

*通讯作者:: Bhargande SK
Brahmdevdada鬃毛理工学院物理系,Solapur 413002
戈尔哈*物理系,Shivaji大学印度马哈拉施特拉邦。

收到的日期:23/03/2013修订日期:04/04/2013接受日期:07/04/2013

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文摘

汇总非常适合的薄膜电致变色的光伏(ECPV)效应和超导现象(如太阳能电池)由于其电气和光学性质。汇总薄膜准备玻璃衬底上使用一个简单的、低成本的化学喷雾热解技术在不同衬底温度。汇总电影通过x射线衍射(XRD),透射率和紫外光谱(紫外)。XRD模式显示汇总电影拥有一个立方结构。样品的透光率活动是由光学吸收的研究。间接带隙材料的温度的增加而增加。研究了离子交换的动态简历,CA和CE。最大色效率观察17厘米2 / C。

关键字

锰氧化物、喷雾热解法、XRD、带隙

介绍

锰氧化物(MnO₂)是一种过渡金属氧化物。它有许多光电应用程序。它是黑色的颜色和用作电极材料(1,2),可充电电池、催化剂、传感器(3],电化学电容器[4,5],magnetoelectronic设备[6].MnO₂depositedusing几种不同结构的技术,如溶胶-凝胶法(6),thermalevaporation在真空10),金属(10]。的MnO₂被用作底物氧化合成的磁性钙钛矿化合物,具有多种电和磁性金属绝缘体晶体管和一个巨大的磁电阻(7- - - - - -9]。MnO₂不同的沉积结构使用一些技术,如溶胶-凝胶法(6),金属(10),在真空热蒸发11],喷雾热解法[12]。Manganeseoxide不同的结构(MnO、锰₂O₃,MnO₂andMn₃O₄)通常是由不同calculationscondition开始化学前体散装或电影。他们彼此也可以准备通过改变thetemperature和大气(真空或空气、氧、氢等)的段烧11]。MnO₂的形式preparedin薄膜在玻璃衬底chemicalspray热解技术及其结构,opticalproperties进行了讨论。(Fig.1.1)

实验的程序

汇总薄膜被种植在玻璃基板上使用一个典型的喷雾热解技术。喷涂的解决方案是由溶解合适数量的precursorpowder(乙酸锰)methanolat室温根据方程,

这个解决方案由压缩空气雾化压力的1公斤/厘米²在超声清洗玻璃基板。喷滴进行溶剂蒸发,溶质凝结和热分解从而导致锰氧化物薄膜的形成。发生的化学反应方程,

Fig.1.1喷雾热解法

衬底温度维持在200 oc, 250ºC和300ºC(±2ºC)通过热电偶作为温度传感器控制器。喷雾率保持不变在12毫升/分钟。载气流量保持不变在15点燃/分钟。

的MnO₂电影受到x射线衍射技术调查结构属性使用anX-ray衍射仪(飞利浦PW1710) CuKα辐射(λ= 1.5406)。透光率和wavelengthmeasurements用紫外可见-近红外分光光度计(日立330型)。

结果和讨论

结构分析

MnO的结构说明₂电影中所示图1.2。结构MnO的识别₂从乙酸锰薄膜沉积在不同衬底温度和x射线衍射进行了。(样品的衍射模式获得T1、T2、T3所示图1.2)。观察到的x射线衍射模式比较与JCPDS数据(12]。观察会的价值观一致的标准会”价值观和发现所有样品表现出峰值对应于(104)、(001)、(311)、(400)的飞机。转变一些山峰的存在是由于晶体中存在的内部应变的数组的成分13]。比较与JCPDS数据证实了Mn (OH)的形成₂和MnO₂。相对应的标准,观察到的值(hkl)飞机中列出表1。

Fig.1.1样品的衍射模式获得T1, T2和T3。

Fig.1.3。直接带隙能量

Fig.1.4。间接带隙能量

T1样品准备在较低温度200度由Mn (OH) 2阶段表明一个不完整的乙酸锰热分解。它也观察到,MnO的重要性₂阶段被发现与沉积温度的增加提高。电影准备在250 oc由Mn (OH) 2 &λ- MnO₂和电影在300 oc包括λ- MnO准备₂电影。

透光率分析

光学吸收的电影进行了进一步的分析研究以及透光率的研究。光学吸收密度的变化“αt”的波长λ的电影进行波长范围400到800纳米的紫外线分光计。这种光学数据进一步分析计算MnO的带隙能量₂样品使用的关系,

αo-constant, hν-photon能量,比如,带隙能量

n = 1/2直接允许过渡

n = 2间接允许过渡

Fig.1.3显示的变化(αhν)²所有样品和Vs (hν)fig.1.4显示的变化(αhν)^1/2Vs (hν)。直线外推法的部分情节(αhν)²Vs (hν)零吸收系数给出的值直接带隙能量和外推的情节(αhν)^1/2Vs (hν)给间接带隙能量的值。发现间接带隙的样品温度的增加而增加。直接带隙能量的样品在250摄氏度最低比其他样本。

表1:x射线衍射数据表

结论

汇总薄膜被喷雾热解技术准备使用。结构分析揭示了电影的体积性质;它也观察到,MnO的突出₂阶段被发现与沉积温度的增加提高。间接带隙能量的物质温度的增加而增加。

确认

作者想表达真诚的感谢所有工作人员的物理系,Shivaji大学戈尔,Brahmdevdada鬃毛理工学院,Solapur和大学的合作。作者也承认收到工作人员的帮助大学科学仪器中心(USIC)和公共设施中心(CFC), Shivaji大学,戈尔。

引用

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