Анодная композиционная наноструктура: формирование, морфология, оптические и фотолюминесцентные свойства

Двухслойная система Al/Nb (1000/200 нм) на кремниевой подложке была проанодирована в 0,2 М водном растворе щавелевой кислоты при постоянном напряжении 53 В. После завершения этапа анодирования алюминия производили замену электролита на 0,5 М водный раствор борной кислоты и затем реанодировали подслой ниобия до напряжения 400 В. Для создания анодной композиционной наноструктуры проводили удаление большей части анодного оксида алюминия методом химического травления в течение 1200 с в 50 % растворе ортофосфорной кислоты при температуре 50 °С. Исследована морфология, фотолюминесценция, оптическое отражение анодной композиционной наноструктуры. Анодная композиционная наноструктура показала эффективное оптическое отражение в диапазоне длин волн от 540 до 1000 нм, а максимальная отражающая эффективность наблюдалась на длине волны 850 нм и составляет 52 %. Пик фотолюминесценции наблюдался на длине волны 453 нм.

1. Pligovka A. Hoha A., Turavets U., Poznyak A., Zakharau Y. Formation features, morphology and optical properties of nanostructures via anodizing Al/Nb on Si and glass. Materials Today: Proceedings. Elsevier. 2021;37:A8-A15.

2. Pligovka A., Poznyak A., Norek M. Optical Properties of Porous Alumina Assisted Niobia Nanostructured Films–Designing 2-D Photonic Crystals Based on Hexagonally Arranged Nanocolumns. Micromachines. Multidisciplinary Digital Publishing Institute. 2021;12(6):589.

3. Zhang B.P., Binh N.T., Segawa Y. Optical properties of ZnO rods formed by metalorganic chemical vapor deposition. Applied Physics Letters. American Institute of PhysicsAIP. 2003;83(8):1635-1637.

4. Kim D., Ghicov A., Albu S.P., Schmuki P. Bamboo-Type TiO2 Nanotubes: Improved Conversion Efficiency in Dye-Sensitized Solar Cells. Journal of the American Chemical Society. American Chemical Society. 2008;130(49):16454-16455.

5. Khatko V. Gorokh G., Mozalev A., Solovei D., Llobet E., Vilanova X., Correig X. Tungsten trioxide sensing layers on highly ordered nanoporous alumina template. Sensors and Actuators B: Chemical. 2006;118(1-2):255-262.

6. Özer N., Chen D.G., Lampert C.M. Preparation and properties of spin-coated Nb2O5 films by the sol-gel process for electrochromic applications. Thin Solid Films. Elsevier B.V. 1996;277(1-2):162-168.

7. Pytlicek Z., Bendova M., Prasek J., Mozalev A. On-chip sensor solution for hydrogen gas detection with the anodic niobium-oxide nanorod arrays. Sensors and Actuators, B: Chemical. Elsevier B.V. 2019;284:723-735.

8. Ling X., Yuan J., Liu D., Wang Y, Zhang Y., Chen S., Wu H., Jin F., Wu F., Shi G., Tang X., Zheng J., Liu S., Liu Z., Ma W. Room-Temperature Processed Nb2O5 as the Electron-Transporting Layer for Efficient Planar Perovskite Solar Cells. ACS Applied Materials and Interfaces. American Chemical Society. 2017;9(27):23181-23188.

9. Mozalev A., Bendova M., Vazquez. R.M., Pytlicek Z., Llobet E., Hubalek J. Formation and gas-sensing properties of a porous-alumina-assisted 3-D niobium-oxide nanofilm. Sensors and Actuators, B: Chemical. Elsevier B.V. 2016;229:587-598.

10. Pligovka A., Lazavenka A., Gorokh G. Anodic Niobia Column-like 3-D Nanostructures for Semiconductor Devices. IEEE Transactions on Nanotechnology. Institute of Electrical and Electronics. Engineers Inc. 2019;18:790-797.

11. Zhou Y., Qiu Z., Lü M., Zhang A., Ma Q. Preparation and spectroscopic properties of Nb2O5 nanorods. Journal of Luminescence. 2008;128(8):1369-1372.

12. He J., Hu Y., Wang Z., Lu W., Yang S., Wu G., Wang Y., Wang S., Gu H., Wang J. Hydrothermal growth and optical properties of Nb2O5 nanorod arrays. Journal of Materials Chemistry C. Royal Society of Chemistry. 2014;2(38):8185-8190.

13. Nourmohammadi A., Asadabadi S.J., Yousefi M.H., Ghasemzadeh M. Photoluminescence emission of nanoporous anodic aluminum oxide films prepared in phosphoric acid. Nanoscale Research Letters. 2012;7(1):1-7.

14. Mukhurov N.I., Zhvavyi S.P., Terekhov S.N., Panarin A.Yu., Kotova I.F.,. Pershukevich P.P, Khodasevich I.A., Gasenkova I.V., Orlovich V.A. Influence of electrolyte composition on photoluminescent properties of anodic aluminum oxide. Journal of Applied Spectroscopy. Springer. 2008;75(2):214-218.

15. Pligovka A., Yunin P., Hoha A., Korolyov S., Gorokh G., Skorokhodov E. Morphology and Structure of Defected Niobium Oxide Nonuniform Arrays Formed by Anodizing Bilayer Al/Nb Systems. Technical Physics. 2020;65(11):1771-1776.