Исследование влияния облучения интенсивным импульсным ионным пучком на тонкие плёнки ZnO, полученные методом магнетронного распыления

Аннотация

Тонкие плёнки ZnO были получены методом магнетронного распыления на подложках FTO и затем модифицированы интенсивным импульсным ионным пучком (IPIB) при различных флюенсах (5–20 А/см²), а также при 10 А/см² с разным числом импульсов (1, 3 и 6). IPIB модификация приводит к трансформации однородных нанозёрен в более крупные, агломерированные, частично сплавленные структуры, сопровождающейся немонотонным изменением шероховатости поверхности. Несмотря на эти изменения поверхности, плёнки ZnO сохраняют гексагональную кристаллическую структуру типа вюрцита, а изменения оптической ширины запрещённой зоны (~3,2 эВ) незначительны, что свидетельствует о сохранении электронной структуры. Кроме того, облучение изменяет состав поверхности и приводит к появлению дефектов, что отражается в данных XPS в виде изменения соотношения Zn/O и увеличения межфазной неоднородности. При умеренных условиях облучения наблюдаются частичное сглаживание поверхности и структурная релаксация, тогда как более высокий флюенс (многократные импульсы) приводит к значительному накоплению дефектов. В результате испытаний фотоактивности облучённые образцы демонстрируют увеличение межфазного сопротивления переносу заряда и снижение плотности фототока. В целом, облучение IPIB преимущественно модифицирует поверхностные свойства, а избыточное образование дефектов при высоких флюенсах ухудшает транспорт заряда и фотоэлектрохимические характеристики.