Digitální knihovna UPCE přechází na novou verzi. Omluvte prosím případné komplikace. / The UPCE Digital Library is migrating to a new version. We apologize for any inconvenience.

Publikace:
Surface modification by high-energy heavy-ion irradiation in various crystalline ZnO facets

Článekopen accesspeer-reviewedaccepted version (postprint)
dc.contributor.authorJagerova, Adela
dc.contributor.authorMiksova, Romana
dc.contributor.authorRomanenko, Oleksander
dc.contributor.authorPlutnarova, Iva
dc.contributor.authorSofer, Zdenek
dc.contributor.authorSlepicka, Petr
dc.contributor.authorMistrík, Jan
dc.contributor.authorMackova, Anna
dc.date.accessioned2022-06-03T12:32:38Z
dc.date.available2022-06-03T12:32:38Z
dc.date.issued2021
dc.description.abstractSelf-assembled surface nanoscale structures on various ZnO facets are excellent templates for the deposition of semiconductor quantum dots and manipulation with surface optical transparency. In this work, we have modified the surface of c-, m- and a-plane ZnO single-crystals by high-energy W-ion irradiation with an energy of 27 MeV to observe the aspects of surface morphology on the optical properties. We kept ion fluences in the range from 5 x 10(9) cm(-2) to 5 x 10(11) cm(-2) using the mode of single-ion implantation and the overlapping impact mode to see the effect of various regimes on surface modification. Rutherford backscattering spectroscopy in the channeling mode (RBS-C) and Raman spectroscopy have identified a slightly growing Zn-sublattice disorder in the irradiated samples with a more significant enhancement for the highest irradiation fluence. Simultaneously, the strong suppression of the main Raman modes and the propagation of the modes corresponding to polar Zn-O vibrations indicate disorder mainly in the O-sublattice in non-polar facets. The surface morphology, analysed by atomic force microscopy (AFM), shows significant changes after ion irradiation. The c- and a-plane ZnO exhibit the formation of small grains on the surface. The m-plane ZnO forms a sponge-like surface for lower fluences and grains for the highest fluence. The surface roughness itself increases with the irradiation fluence as shown by AFM measurement as well as spectroscopic ellipsometry (SE) analysis. The damage caused by high-energy irradiation leads to non-radiative processes and suppression of the near-band-edge peak as well as the deep-level emission peak in the photoluminescence spectra. Furthermore, the refraction index n and the extinction coefficient k of irradiated samples, determined by SE, have features corresponding to the particular exciton states blurred and are slightly lower in the optical bandgap region especially for the polar c-plane ZnO facet.eng
dc.description.abstract-translatedSamostatně sestavené povrchové nanostruktury na různých ZnO fasetách jsou vynikající šablony pro depozici polovodičových kvantových teček a manipulaci s povrchovou optickou transparentností. V této práci jsme upravili povrch c-, m- a a-rovinných monokrystalů ZnO vysokoenergetickým W-iontovým ozářením s energií 27 MeV, abychom sledovali aspekty povrchové morfologie na optických vlastnostech. Udržovali jsme fluence iontů v rozsahu od 5 x 10(9) cm(-2) do 5 x 10(11) cm(-2) pomocí režimu jednoiontové implantace a režimu překrývajícího se nárazu, abychom viděli účinek různých režimy povrchových úprav. Rutherfordova spektroskopie zpětného rozptylu v kanálovém módu (RBS-C) a Ramanova spektroskopie identifikovaly mírně rostoucí poruchu podmřížky Zn v ozařovaných vzorcích s výraznějším zesílením pro nejvyšší fluence ozáření. Současně silné potlačení hlavních Ramanových módů a šíření módů odpovídajících polárním Zn-O vibracím svědčí o nepořádku především v O-podmřížce u nepolárních faset. Morfologie povrchu, analyzovaná mikroskopií atomárních sil (AFM), vykazuje významné změny po ozáření ionty. C- a a-rovina ZnO vykazuje tvorbu malých zrn na povrchu. M-rovina ZnO tvoří houbovitý povrch pro nižší fluence a zrna pro nejvyšší fluence. Samotná drsnost povrchu se zvyšuje s fluencem ozáření, jak ukazuje měření AFM a také analýza spektroskopické elipsometrie (SE). Poškození způsobené vysokoenergetickým ozářením vede k neradiačním procesům a potlačení píku na okraji pásma i píku hloubkové emise ve fotoluminiscenčním spektru. Dále, index lomu n a extinkční koeficient k ozářených vzorků, stanovené pomocí SE, mají znaky odpovídající konkrétním excitonovým stavům rozmazané a jsou mírně nižší v oblasti optické mezery, zejména pro fasetu ZnO v polární rovině c.cze
dc.formatp. 22673-22684eng
dc.identifier.doi10.1039/d1cp02388h
dc.identifier.issn1463-9076
dc.identifier.obd39886352
dc.identifier.scopus2-s2.0-85117230605
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/10195/79349
dc.identifier.wos000703045400001
dc.language.isoeng
dc.peerreviewedyeseng
dc.project.IDLM2018103/Výzkumná infrastruktura CEMNATcze
dc.publicationstatusaccepted version (postprint)eng
dc.publisherRoyal Society of Chemistryeng
dc.relation.ispartofPhysical Chemistry Chemical Physics, volume 23, issue: 39eng
dc.relation.publisherversionhttps://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/cp/d1cp02388h
dc.rightsopen access (green)eng
dc.subjectrutherford backscatteringeng
dc.subjecttrack formationeng
dc.subjectconstantseng
dc.subjectRBScze
dc.subjectpovrchová modifikacecze
dc.subjectZnOcze
dc.subjectiradiace svazkem iontůcze
dc.titleSurface modification by high-energy heavy-ion irradiation in various crystalline ZnO facetseng
dc.title.alternativePovrchová modifikace různých krystalických facet ZnO vysokoenergetickým ozářením těžkými iontycze
dc.typeArticleeng
dspace.entity.typePublication

Soubory

Původní svazek

Nyní se zobrazuje 1 - 1 z 1
Načítá se...
Náhled
Název:
ZnO_W_-_article_final.pdf
Velikost:
954.43 KB
Formát:
Adobe Portable Document Format
Popis: