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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 15/2018

20.06.2018

Effect of low energy (keV) ion irradiation on structural, optical and morphological properties of SnO2–TiO2 nanocomposite thin films

verfasst von: Vikas Kumar, M. K. Jaiswal, Rashi Gupta, Jagjeevan Ram, Indra Sulania, Sunil Ojha, Xin Sun, N. Koratkar, Rajesh Kumar

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 15/2018

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Abstract

RF Sputtering deposition technique was used to deposit the thin films of nanocomposite oxides as SnO2–TiO2 on Si and ITO coated glass substrate. As a target, SnO2–TiO2 was taken according to their molecular weight percent ratio of 3:1. Material modification has been induced by low energy ion beam with varying ion fluence from 5E13 to 5E16 ions/cm2. Glancing Angle X-ray Diffraction technique was used to study crystallite size, phase transformation and stability of different planes of pristine and irradiated thin films. The important peaks observed in XRD pattern were at angles 26.95°, 34.27°, 37.60°, 50.88° and 52.46°. The grain size distribution and surface morphology were studied by Atomic Force Microscopy technique in tapping mode. The results show that the grain size varies with ion fluence. Raman analysis revealed that the sharp peak at the frequency of 520 cm−1 ascribed to the T2g mode was observed for the pristine and lowest fluence irradiated film deposited on Si substrate. With increasing ion fluence, an opposite trend in SnO2 B2g peak was observed at nearly 775 cm−1 and the also peak bump was observed as a function of ion beam fluence. The optical band gap decreases from 3.90 to 3.63 eV due to the generation of ions and free radicals in valance band by varying ion fluence which was observed by UV/Visible Spectroscopy. The film thickness was determined to be 220 nm using Rutherford Backscattering Spectrometry. It also confirmed the absence of any impurities in the pristine and irradiated thin films. The material properties were mainly modified by the point defects and grain size growth arising due to nuclear energy loss.

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1.
Zurück zum Zitat M. Morimitsu, Y. Ozaki, S. Suzuki, M. Matsunaga, Sens. Actuators B 67, 184 (2000)CrossRef M. Morimitsu, Y. Ozaki, S. Suzuki, M. Matsunaga, Sens. Actuators B 67, 184 (2000)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat M.K. Jaiswal, A. Kumar, D. Kanjilal, T. Mohanty, Appl. Surf. Sci. 263, 586 (2012)CrossRef M.K. Jaiswal, A. Kumar, D. Kanjilal, T. Mohanty, Appl. Surf. Sci. 263, 586 (2012)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat K.G. Godinho, A. Walsh, G.W. Watson, J. Phys. Chem. 113, 439 (2008) K.G. Godinho, A. Walsh, G.W. Watson, J. Phys. Chem. 113, 439 (2008)
6.
Zurück zum Zitat D.H. Kim, W.-S. Kim, S.B. Lee, S.-H. Hong, Sens. Actuators B 147, 653 (2010)CrossRef D.H. Kim, W.-S. Kim, S.B. Lee, S.-H. Hong, Sens. Actuators B 147, 653 (2010)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat A. Kumar, M. Jaiswal, D. Kanjilal, R.K. Joshi, T. Mohanty, Appl. Phys. Lett. 99, 013109 (2011)CrossRef A. Kumar, M. Jaiswal, D. Kanjilal, R.K. Joshi, T. Mohanty, Appl. Phys. Lett. 99, 013109 (2011)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat S. Ansari, P. Boroojerdian, S. Sainkar, R. Karekar, R. Aiyer, S. Kulkarni, Thin solid films 295, 271 (1997)CrossRef S. Ansari, P. Boroojerdian, S. Sainkar, R. Karekar, R. Aiyer, S. Kulkarni, Thin solid films 295, 271 (1997)CrossRef
9.
10.
11.
Zurück zum Zitat W. Sun, X. Sun, T. Peng, Y. Liu, H. Zhu, S. Guo, X. Zhao, J. Power Sources 201, 402 (2012)CrossRef W. Sun, X. Sun, T. Peng, Y. Liu, H. Zhu, S. Guo, X. Zhao, J. Power Sources 201, 402 (2012)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat F. Edelman, H. Hahn, S. Seifried, C. Alof, H. Hoche, A. Balogh, P. Werner, K. Zakrzewska, M. Radecka, P. Pasierb, Mater. Sci. Eng. B 69, 386 (2000)CrossRef F. Edelman, H. Hahn, S. Seifried, C. Alof, H. Hoche, A. Balogh, P. Werner, K. Zakrzewska, M. Radecka, P. Pasierb, Mater. Sci. Eng. B 69, 386 (2000)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat J. Li, L. Hu, J. Liu, L. Wang, T.J. Marks, G. Grüner, Appl. Phys. Lett. 93, 310 (2008) J. Li, L. Hu, J. Liu, L. Wang, T.J. Marks, G. Grüner, Appl. Phys. Lett. 93, 310 (2008)
14.
Zurück zum Zitat M.K. Jaiswal, D. Kanjilal, R. Kumar, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 315, 179 (2013)CrossRef M.K. Jaiswal, D. Kanjilal, R. Kumar, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 315, 179 (2013)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat A. Mayabadi, A. Pawbake, S. Rondiya, A. Rokade, R. Waykar, R. Kulkarni, A. Jadhavar, M. Kamble, B. Gabhale, V. Waman, Thin Solid Films 589, 493 (2015)CrossRef A. Mayabadi, A. Pawbake, S. Rondiya, A. Rokade, R. Waykar, R. Kulkarni, A. Jadhavar, M. Kamble, B. Gabhale, V. Waman, Thin Solid Films 589, 493 (2015)CrossRef
17.
18.
Zurück zum Zitat C. Garzella, E. Comini, E. Tempesti, C. Frigeri, G. Sberveglieri, Sens. Actuators B 68, 189 (2000)CrossRef C. Garzella, E. Comini, E. Tempesti, C. Frigeri, G. Sberveglieri, Sens. Actuators B 68, 189 (2000)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat K. Abhirami, P. Matheswaran, B. Gokul, R. Sathyamoorthy, D. Kanjilal, K. Asokan, Vacuum 90, 39 (2013)CrossRef K. Abhirami, P. Matheswaran, B. Gokul, R. Sathyamoorthy, D. Kanjilal, K. Asokan, Vacuum 90, 39 (2013)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat X. Yu, Y. Li, W. Wlodarski, S. Kandasamy, K. Kalantar-Zadeh, Sens. Actuators B 130, 25 (2008)CrossRef X. Yu, Y. Li, W. Wlodarski, S. Kandasamy, K. Kalantar-Zadeh, Sens. Actuators B 130, 25 (2008)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat S.-H. Jeong, J.-K. Kim, B.-S. Kim, S.-H. Shim, B.-T. Lee, Vacuum 76, 507 (2004)CrossRef S.-H. Jeong, J.-K. Kim, B.-S. Kim, S.-H. Shim, B.-T. Lee, Vacuum 76, 507 (2004)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat N. Khemasiri, S. Jessadaluk, C. Chananonnawathorn, S. Vuttivong, T. Lertvanithphol, M. Horprathum, P. Eiamchai, V. Patthanasettakul, A. Klamchuen, A. Pankiew, Surf. Coat. Technol. 306, 346 (2016)CrossRef N. Khemasiri, S. Jessadaluk, C. Chananonnawathorn, S. Vuttivong, T. Lertvanithphol, M. Horprathum, P. Eiamchai, V. Patthanasettakul, A. Klamchuen, A. Pankiew, Surf. Coat. Technol. 306, 346 (2016)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat V.B. Raj, H. Singh, A. Nimal, M. Sharma, V. Gupta, Sens. Actuators B 178, 636 (2013)CrossRef V.B. Raj, H. Singh, A. Nimal, M. Sharma, V. Gupta, Sens. Actuators B 178, 636 (2013)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat M. Pavlovič, I. Strašík, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 257, 601 (2007)CrossRef M. Pavlovič, I. Strašík, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 257, 601 (2007)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat R.E. Stoller, M.B. Toloczko, G.S. Was, A.G. Certain, S. Dwaraknath, F.A. Garner, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 310, 75 (2013)CrossRef R.E. Stoller, M.B. Toloczko, G.S. Was, A.G. Certain, S. Dwaraknath, F.A. Garner, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 310, 75 (2013)CrossRef
26.
27.
Zurück zum Zitat J.F. Ziegler, M.D. Ziegler, J.P. Biersack, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 268, 1818 (2010)CrossRef J.F. Ziegler, M.D. Ziegler, J.P. Biersack, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 268, 1818 (2010)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat M. Toulemonde, C. Trautmann, E. Balanzat, K. Hjort, A. Weidinger, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 216, 1 (2004)CrossRef M. Toulemonde, C. Trautmann, E. Balanzat, K. Hjort, A. Weidinger, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 216, 1 (2004)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat M. Caron, H. Rothard, M. Toulemonde, B. Gervais, M. Beuve, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 245, 36 (2006)CrossRef M. Caron, H. Rothard, M. Toulemonde, B. Gervais, M. Beuve, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 245, 36 (2006)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat S. Sorel, P.E. Lyons, S. De, J.C. Dickerson, J.N. Coleman, Nanotechnology 23, 185201 (2012)CrossRef S. Sorel, P.E. Lyons, S. De, J.C. Dickerson, J.N. Coleman, Nanotechnology 23, 185201 (2012)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat S. Rani, N. Puri, S.C. Roy, M. Bhatnagar, D. Kanjilal, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 266, 1987 (2008)CrossRef S. Rani, N. Puri, S.C. Roy, M. Bhatnagar, D. Kanjilal, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 266, 1987 (2008)CrossRef
33.
34.
35.
Zurück zum Zitat R. Sivakumar, C. Sanjeeviraja, M. Jayachandran, R. Gopalakrishnan, S. Sarangi, D. Paramanik, T. Som, J. Appl. Phys. 101, 034913 (2007)CrossRef R. Sivakumar, C. Sanjeeviraja, M. Jayachandran, R. Gopalakrishnan, S. Sarangi, D. Paramanik, T. Som, J. Appl. Phys. 101, 034913 (2007)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat A.F. Shojaei, A. Shams-Nateri, M. Ghomashpasand, Superlatt. Microstruct. 88, 211 (2015)CrossRef A.F. Shojaei, A. Shams-Nateri, M. Ghomashpasand, Superlatt. Microstruct. 88, 211 (2015)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat P. Mallick, R. Biswal, C. Rath, D. Agarwal, A. Tripathi, D. Avasthi, D. Kanjilal, P. Satyam, N. Mishra, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 268, 470 (2010)CrossRef P. Mallick, R. Biswal, C. Rath, D. Agarwal, A. Tripathi, D. Avasthi, D. Kanjilal, P. Satyam, N. Mishra, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 268, 470 (2010)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat M.K. Jaiswal, D. Kanjilal, R. Kumar, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 314, 170 (2013)CrossRef M.K. Jaiswal, D. Kanjilal, R. Kumar, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 314, 170 (2013)CrossRef
40.
42.
Zurück zum Zitat F. Tian, Y. Zhang, J. Zhang, C. Pan, J. Phys. Chem. C 116, 7515 (2012)CrossRef F. Tian, Y. Zhang, J. Zhang, C. Pan, J. Phys. Chem. C 116, 7515 (2012)CrossRef
43.
Zurück zum Zitat L. Avakyants, L. Gerasimov, V. Gorelik, N. Manja, E. Obraztsova, Y.I. Plotnikov, J. Mol. Struct. 267, 177 (1992)CrossRef L. Avakyants, L. Gerasimov, V. Gorelik, N. Manja, E. Obraztsova, Y.I. Plotnikov, J. Mol. Struct. 267, 177 (1992)CrossRef
44.
Zurück zum Zitat A. Perriot, D. Vandembroucq, E. Barthel, V. Martinez, L. Grosvalet, C. Martinet, B. Champagnon, J. Am. Ceram. Soc. 89, 596 (2006)CrossRef A. Perriot, D. Vandembroucq, E. Barthel, V. Martinez, L. Grosvalet, C. Martinet, B. Champagnon, J. Am. Ceram. Soc. 89, 596 (2006)CrossRef
46.
Zurück zum Zitat R. Kumaravel, V. Gokulakrishnan, K. Ramamurthi, I. Sulania, D. Kanjilal, K. Asokan, D. Avasthi, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 268, 2391 (2010)CrossRef R. Kumaravel, V. Gokulakrishnan, K. Ramamurthi, I. Sulania, D. Kanjilal, K. Asokan, D. Avasthi, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 268, 2391 (2010)CrossRef
47.
Zurück zum Zitat R. Ramola, S. Chandra, A. Negi, J. Rana, S. Annapoorni, R. Sonkawade, P. Kulriya, A. Srivastava, Physica B 404, 26 (2009)CrossRef R. Ramola, S. Chandra, A. Negi, J. Rana, S. Annapoorni, R. Sonkawade, P. Kulriya, A. Srivastava, Physica B 404, 26 (2009)CrossRef
48.
49.
Zurück zum Zitat Y.S. Chaudhary, S.A. Khan, R. Shrivastav, V.R. Satsangi, S. Prakash, D. Avasthi, S. Dass, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 225, 291 (2004)CrossRef Y.S. Chaudhary, S.A. Khan, R. Shrivastav, V.R. Satsangi, S. Prakash, D. Avasthi, S. Dass, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 225, 291 (2004)CrossRef
50.
Zurück zum Zitat S. Chowdhury, D. Mohanta, G. Ahmed, S. Dolui, D. Avasthi, A. Choudhury, J. Lumin. 114, 95 (2005)CrossRef S. Chowdhury, D. Mohanta, G. Ahmed, S. Dolui, D. Avasthi, A. Choudhury, J. Lumin. 114, 95 (2005)CrossRef
51.
Zurück zum Zitat S. Singh, S. Prasher, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 222, 518 (2004)CrossRef S. Singh, S. Prasher, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 222, 518 (2004)CrossRef
52.
Zurück zum Zitat B. Astinchap, R. Moradian, K. Gholami, Mater. Sci. Semicond. Process. 63, 169 (2017)CrossRef B. Astinchap, R. Moradian, K. Gholami, Mater. Sci. Semicond. Process. 63, 169 (2017)CrossRef
53.
Zurück zum Zitat M. Rana, F. Singh, K. Joshi, S. Negi, R. Ramola, Thin Solid Films 616, 34 (2016)CrossRef M. Rana, F. Singh, K. Joshi, S. Negi, R. Ramola, Thin Solid Films 616, 34 (2016)CrossRef
54.
55.
Zurück zum Zitat R.K. Pandey, M. Kumar, U.B. Singh, S.A. Khan, D. Avasthi, A.C. Pandey, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res B 314, 21 (2013)CrossRef R.K. Pandey, M. Kumar, U.B. Singh, S.A. Khan, D. Avasthi, A.C. Pandey, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res B 314, 21 (2013)CrossRef
56.
Zurück zum Zitat S.K. Gautam, A. Das, S. Ojha, D. Shukla, D. Phase, F. Singh, PCCP 18, 3618 (2016)CrossRef S.K. Gautam, A. Das, S. Ojha, D. Shukla, D. Phase, F. Singh, PCCP 18, 3618 (2016)CrossRef
Metadaten
Titel
Effect of low energy (keV) ion irradiation on structural, optical and morphological properties of SnO2–TiO2 nanocomposite thin films
verfasst von
Vikas Kumar
M. K. Jaiswal
Rashi Gupta
Jagjeevan Ram
Indra Sulania
Sunil Ojha
Xin Sun
N. Koratkar
Rajesh Kumar
Publikationsdatum
20.06.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 15/2018
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-018-9457-6

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