| Результаты этапа: 1. Исследованы электрические свойства нанокристаллического In2O3 на постоянном токе в области температур T=50300 К. Обнаружено, что при высоких температурах (~ выше 200 К) проводимость активационным образом зависит от температуры. При этом проводимость образцов уменьшается, а энергия активации увеличивается с уменьшением размеров нанокристаллов, что объясняется уменьшением концентрации основных носителей заряда (электронов). При низких температурах (меньше ~200 К) зависимость проводимости от температуры подчиняется моттовскому закону, что указывает на то, что при низких температурах перенос носителей заряда осуществляется за счет прыжков с переменной длиной прыжка по локализованным состояниям, находящимся вблизи уровня Ферми. Температура перехода от одного механизма к другому увеличивается с увеличением размера нанокристаллов и составляет 200 K для образца со средним размером нанокристаллов 7 нм, 170 K для образца со средним размером нанокристаллов 20 нм и 160 K для образца со средним размером нанокристаллов 40 нм.
2. Введение галлия в ZnO позволяет увеличить электропроводность ZnO на два-три порядка. Зависимость проводимости от содержания Ga в образцах имеет немонотонный характер. Максимальная величина электропроводности получена для образца с содержанием 1 ат. % Система ZnO(Ga) рассмотрена на основе модели неоднородного полупроводника с крупномасштабными флуктуациями потенциала. Величина энергии активации может определяться модуляцией зонного рельефа. Из температурных зависимостей проводимости определены энергии активации носителей с уровня Ферми на уровень протекания.
3. Совместные исследования оптических спектров поглощения и диффузного отражения показывают, что оптическая ширина запрещенной зоны в нанокристаллическом оксиде индия равна 2.8±0.1 эВ, что на 0.9 эВ меньше, чем в монокристаллическом оксиде индия. Данное уменьшение оптической ширины запрещенной зоны может быть объяснено либо снятием запрета электронных переходов из потолка валентной зоны на дно зоны проводимости (являющихся запрещенными в монокристаллическом оксиде индия) в нанокристаллическом In2O3, либо большим количеством локализованных состояний в запрещенной зоне нанокристаллического In2O3.
4. Обнаружено, что спад фотопроводимости в исследованных образцах нанокристаллических оксидов металлов описывается растянутой экспонентой. Из анализа спада фотопроводимости на воздухе, в вакууме и аргоне следует, что ключевую роль в явлении долговременного спада фотопроводимости играют молекулы кислорода. На основании полученных результатов предложена модель, объясняющая наблюдаемый спад фотопроводимости, в которой ключевую роль играет диффузия атомов кислорода, характеризуемая степенной зависимостью коэффициента диффузии от времени.
5. Установлено, что основным типом парамагнитных центров в нанокристаллическом SnO2 являются O2- , OH• - радикалы. Модифицирование поверхности диоксида олова палладием приводит к появлению новых парамагнитных центров – Pd3+. Взаимодействие газа CO с поверхностью данных образцов вызывает уменьшение концентрации Pd3+-центров в 1.5 раза, количество O2- , OH• – радикалов при этом не меняется. Модифицирование поверхности диоксида олова рутением приводит к появлению новых парамагнитных центров – Ru3+. Взаимодействие газа NH3 с поверхностью данных образцов приводит к уменьшению концентрации Ru3+-центров в 20 раз, количество O2- , OH• – радикалов увеличивается в 2 раза. Предложен механизм взаимодействия различных молекул с дефектами. |
