Investigation of photonic curing mechanisms of sol-gel zinc oxide films for flexible electronics

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Photoannealing is a technological method that allows replacing the final high-temperature treatment of metal oxide sol-gel films with a combination of soft heating and ultraviolet irradiation. It has been established that an increase in temperature during heat treatment of the sol deposited on the substrate leads to the conversion of zinc acetate into layered basic zinc acetate (LBZA), which is transformed into hydroxide Zn(OH)2, which passes into amorphous oxide ZnO. It is shown that when heated to 130°C, parallel irradiation of films with UV radiation promotes the direct transition of LBZA into oxide due to the effective removal of hydroxyl and acetate groups. When the temperature is increased to 140°C, UV irradiation of films loses its expediency, since both photoannealing and heat treatment lead to identical properties of the studied materials.

Full Text

Restricted Access

About the authors

I. А. Pronin

Penza State University

Email: starosta07km1@mail.ru
Russian Federation, Penza

A. S. Komolov

Saint Petersburg State University

Email: starosta07km1@mail.ru
Russian Federation, St. Petersburg

Е. F. Lazneva

Saint Petersburg State University

Email: starosta07km1@mail.ru
Russian Federation, St. Petersburg

V. А. Moshnikov

Saint Petersburg Electrotechnical University

Email: starosta07km1@mail.ru
Russian Federation, St. Petersburg

A. A. Karmanov

Penza State University

Author for correspondence.
Email: starosta07km1@mail.ru
Russian Federation, Penza

N. D. Yakushova

Penza State University

Email: starosta07km1@mail.ru
Russian Federation, Penza

References

  1. Korotcenkov G., Brinzari V., Schwank J. et al. // Sens. Actuators. B. 2001. V. 77. № 1–2. P. 244. https://doi.org/10.1016/S0925-4005(01)00741-9
  2. Waldman L.J., Haunert D.P., Carson J.D. et al. // ACS Omega. 2024. V. 9. № 27. P. 29732. https://doi.org/10.1021/acsomega.4c03288
  3. Ren X., Yang L., Cheng Q. et al. // J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2024. V. 35. № 3. P. 217. https://doi.org/10.1007/s10854-024-11949-2
  4. Kumar B.B., Tiwari P.K., Dubey S. et al. // Micro Nanostructures. 2022. V. 164. P. 107122. https://doi.org/10.1016/j.spmi.2021.107122
  5. Krishna M.S., Singh S., Batool M. et al. // Mater. Adv. 2023. V. 4. № 2. P. 320. https://doi.org/10.1039/D2MA00878E
  6. Yakimets I., MacKerron D., Giesen P. et al. // Adv. Mater. Res. 2010. V. 93. P. 5. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.93-94.5
  7. Lamanna L., Rizzi F., Guido F. et al. // Adv. Electron. Mater. 2019. V. 5. № 6. P. 1900095. https://doi.org/10.1002/aelm.201900095
  8. Kim Y.-H., Heo J.-S., Kim T.-H. et al. // Nature. 2012. V. 489. P. 128. https://doi.org/10.1038/nature11434
  9. Park J.W., Kang B.H., Kim H.J. // Adv. Funct. Mater. 2020. V. 30. № 20. P. 1904632. https://doi.org/10.1002/adfm.201904632
  10. Leppaniemi J., Eiroma K., Majumdar H. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2017. V. 9. № 10. P. 8774. https://doi.org/10.1021/acsami.6b14654
  11. Pronin I.A., Plugin I.A., Kolosov D.A. et al. // Sens. Actuators. A. 2024. V. 377. P. 115707. https://doi.org/10.1016/j.sna.2024.115707
  12. Jaisutti R., Kim J., Park S.K. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2016. V. 8. № 31. P. 20192. https://doi.org/10.1021/acsami.6b05724
  13. Dong Z., Wang J., Men J. et al. // Inorg. Chem. 2024. V. 63. № 12. P. 5709. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.4c00178
  14. Subbiah A.S., Mathews N., Mhaisalkar S. et al. // ACS Energy. Lett. 2018. V. 3. № 7. P. 1482. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.8b00692
  15. Lima A.H., Raeyani D., Sudmand S.A. et al. // Opt. Mater. 2024. V. 149. P. 115041. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2024.115041
  16. Hsu J.W., Piper R.T. // J. Phys. D. 2024. V. 57. № 25. P. 252001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/ad3560
  17. John R.A., Chien N.A., Shukla S.et al. // Chem. Mater. 2016. V. 28. № 22. P. 8305. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.6b03499
  18. Piper R.T., Xu W., Hsu J.W. // IEEE J. Photovolt. 2022. V. 12. № 3. P. 722. https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2022.3159395
  19. Tauc J. Amorphous and Liquid Semiconductors. Springer Science and Business Media, 2012. 441 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-8705-7
  20. Song R.Q., Xu A.W., Deng B. et al. // Adv. Funct. Mater. 2007. V. 17. № 2. P. 296. https://doi.org/10.1002/adfm.200600024
  21. Wang Y., Li Y., Zhou Z. et al. // J. Nanoparticle Res. 2011. V. 13. P. 5193. https://doi.org/10.1007/s11051-011-0504-y
  22. Hosono E., Fujihara S., Kimura T. et al. // J. Colloid Interface Sci. 2004. V. 272. № 2. P. 391. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2003.10.005
  23. Holzwarth U., Gibson N. // Nature Nanotechnol. 2011. V. 6. № 9. P. 534. https://doi.org/10.1038/nnano.2011.145
  24. Coleman V.A., Jagadish C. // Zinc Oxide Bulk, Thin Films and Nanostructures. Elsevier Science Ltd, 2006. Р. 1. https://doi.org/10.1016/B978-008044722-3/50001-4
  25. Pronin I.A., Averin I.A., Karmanov A.A et al. // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 11. P. 1924. https://doi.org/10.3390/nano12111924
  26. Filippov I.A., Karmanov A.A., Yakushova N.D. et al. // Crystallography Reports. 2024. V. 69. № 7. Р. 1162. https://doi.org/10.1134/S106377452460162X
  27. Duchoslav J., Steinberger R., Arndt M. et al. // Corrosion Sci. 2014. V. 82. P. 356. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2014.01.037
  28. Liang M.K., Limo M.J., Sola-Rabada A. et al. // Chem. Mater. 2014. V. 26. № 14. P. 4119. https://doi.org/10.1021/cm501096p
  29. Frankcombe T.J., Liu Y. // Chem. Mater. 2023. V. 35. № 14. P. 5468. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.3c00801

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Diffraction patterns of zinc oxide sol-gel film samples. The inset shows the crystalline structure of LBZA.

Download (149KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Absorption spectra of samples in Tautz coordinates after thermal (1) and combined (2) treatment at a temperature of 120 (a), 130 (b) and 140°C (c).

Download (169KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. XPS spectra of Zn2p (a) and O1s (b) samples.

Download (298KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. XPS spectrum of C1s samples.

Download (183KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».