Blog

Aug 13, 2023

Réglage de la bande interdite et du facteur de perte diélectrique par dopage Mn de Zn1

Rapports scientifiques volume 13,

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 8646 (2023) Citer cet article

322 accès

Détails des métriques

Cette étude a exploré les propriétés structurales, optiques et diélectriques de nanoparticules de ZnO pures et dopées au Mn+2 (Zn1−xMnxO) avec x ≥ 20 %, synthétisées par la méthode de co-précipitation suivie d'un recuit à 450°C. Différentes techniques de caractérisation ont été menées pour caractériser les nanoparticules telles que préparées. L'analyse par diffraction des rayons X de la pure et dopée au Mn+2 a présenté une structure de wurtzite hexagonale et une taille de cristallite réduite avec l'augmentation de la concentration de dopage. L'analyse morphologique du SEM a révélé des nanoparticules sphériques finement dispersées avec une taille de particule de 40 à 50 nm. L'analyse de composition d'EDX a confirmé l'incorporation d'ions Mn+2 dans la structure de ZnO. Les résultats de la spectroscopie UV ont montré que la modification de la concentration de dopage affecte la bande interdite et un décalage vers le rouge est observé lorsque la concentration de dopage augmente. La bande interdite passe de 3,3 à 2,75 eV. Les mesures diélectriques ont montré une diminution de la permittivité relative, du facteur de perte diélectrique et de la conductivité en courant alternatif en augmentant la concentration de Mn.

Parmi les oxydes métalliques, l'oxyde de zinc a toujours été important pour les chercheurs car il a été utilisé dans le passé dans diverses céramiques et produits pharmaceutiques1. Récemment, il est à nouveau à l'honneur car les modifications des propriétés physiques des matériaux ont trouvé des applications remarquables2. Dans le domaine de l'optoélectronique et de la photonique, la manipulation de la bande interdite est la clé de voûte de nombreux dispositifs pratiques3. En raison des diverses propriétés que ZnO possède, il est rapporté dans la littérature dans la fabrication de transducteurs piézoélectriques, de guides d'ondes optiques4, d'oxydes conducteurs transparents, de capteurs chimiques et de gaz5, de dispositifs fonctionnels de spin et d'émetteurs de lumière UV6. L'oxyde de zinc avec une large bande interdite de 3,37 eV, lorsqu'il est dopé, a un grand potentiel pour une variété d'applications, y compris les photocapteurs, les photodiodes, les lasers, les cellules solaires et les LED à température ambiante par rapport à GaAs7. Des nanofils de ZnO ont été rapportés dans les cellules solaires pour améliorer l'efficacité4. Le ZnO dopé au métal de transition avec une bande interdite directe dans le domaine visible le rend attrayant en tant que matériau photosensible et absorbant la lumière8.VD Mote et al. ont rapporté que le ZnO dopé au Mn a retrouvé un certain intérêt en raison des dopages qui lui confèrent sa nature semi-conductrice magnétique diluée et le rendent utile pour la spintronique. Une faible consommation d'énergie et un rendement élevé peuvent être atteints à température ambiante grâce à la grande énergie de liaison des excitons de 60 meV8. L'oxyde de zinc est utilisé comme couche tampon, oxyde conducteur transparent et comme couche intermédiaire dans divers dispositifs. Ainsi, l'adaptation de la bande interdite avec dopage ouvre la voie au photovoltaïque à base d'oxyde métallique qui est rentable par rapport aux dispositifs à base de silicium. Les cellules solaires à jonctions multiples peuvent être créées avec différentes quantités de dopage afin d'absorber une gamme maximale de longueurs d'onde dans la lumière visible. Il a été rapporté que le ZnO était utilisé en combinaison avec le TiO2, le ZnO ayant une meilleure conductivité et le TiO2contribuant à diminuer le taux de recombinaison en raison de ses états de défaut moins nombreux9.

Shakeel Khan et al. rendu compte des propriétés diélectriques du ZnO dopé au Mn ; ces propriétés changent à mesure que la température et le type de matériau changent, de même que la concentration de dopage change ces propriétés. Les résultats encouragent l'utilisation de ZnO dopé au Mn dans des dispositifs fonctionnant à des fréquences élevées10. Dinesha et al. ont également rapporté le comportement structurel et diélectrique du ZnO dopé au Fe et ont attribué l'augmentation de la conductivité en courant alternatif sur la base de l'augmentation du mécanisme de saut11. Ils suggèrent que l'étude du comportement diélectrique du ZnO dopé au Mn est très utile. Dans la technologie moderne des semi-conducteurs, il est important d'accélérer le transport des électrons et de réduire les pertes. Les DSSC ou cellules solaires à colorant sont une classe de photocellules excitoniques efficaces et très stables pour la production d'énergie12. L'idée de base est de combiner des nanoparticules de ZnO et des nanofils de ZnO pour créer une photoanode qui fournit une grande surface d'absorption et améliore le transport des électrons qui peut être encore amélioré par le dopage au Mn13. Fabbiyola et al. ont rapporté que la comparaison entre les rayons ioniques de Mn + 2 et Zn + 2 révèle qu'ils sont assez similaires et produisent ainsi une bonne structure cristalline de ZnO dopé au Mn à haute solubilité par rapport aux autres métaux de transition14.

Il a été rapporté que la bande interdite de ZnO pourrait être réduite en ajoutant un métal de transition approprié au réseau cristallin de ZnO afin de fournir de nouveaux niveaux d'énergie immédiatement en dessous de la bande de conduction15. Lorsque l'environnement de coordination du Zn dans la structure du ZnO est altéré par les éléments étrangers insérés, la structure électronique du ZnO est altérée, ce qui améliore son efficacité photocatalytique. Dans une étude récemment publiée sur l'oxyde de titane dopé au cobalt, ce phénomène a été souligné. Notamment, les interactions sd et pd ont un impact significatif sur la configuration électronique dn des métaux de transition lorsqu'ils sont utilisés comme éléments dopants étrangers. La quantité d'élément dopant utilisé, d'autre part, s'est avérée avoir un impact sur les caractéristiques structurelles, optiques et photocatalytiques de l'oxyde dopé, comme cela a été mentionné dans plusieurs recherches16,17,18,19.

La technologie moderne met l'accent sur le contrôle et la manipulation des propriétés des matériaux, donc dans cette enquête, nous rapportons le réglage de la bande interdite ainsi que les propriétés diélectriques simultanément avec un dopage au manganèse jusqu'à 20 % sans affecter la structure de l'oxyde de zinc. Plusieurs méthodes ont été rapportées sur la fabrication de ZnO dopé au Mn, y compris la voie sol-gel9, la pulvérisation magnétron RF12, la méthode hydrothermique13 et la co-précipitation6. Nous avons utilisé la co-précipitation, car ce processus peut éviter des étapes complexes à des températures inférieures, ce qui entraîne moins de temps que d'autres techniques. Différentes caractérisations ont été utilisées pour étudier les échantillons préparés, y compris la diffraction des rayons X, la microscopie électronique à balayage, la spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie, la spectroscopie UV-vis et l'analyse diélectrique.

Les échantillons de Mn ont remplacé ZnO par des compositions nominales de Zn1-xMnxO \((\mathrm{x}=0\mathrm{\%},5\mathrm{\%}, 10\mathrm{\%},15\mathrm{ \%},20\mathrm{\%})\) ont été synthétisés par des techniques de co-précipitation. Dans cette technique, des solutions salines aqueuses de réactifs ont été mélangées pour produire la précipitation de substances insolubles en dépassant la limite de solubilité L'acétate de zinc déshydrate Zn(CH3COOH)2.2H2O, l'acétate de manganèse tétrahydraté Mn(CH3COOH)2.4H2O et l'hydroxyde de sodium NaOH de qualité analytique ont été utilisés dans cette expérience sans autre purification. Pour préparer l'échantillon de ZnO non dopé, la quantité appropriée d'acétate de zinc dihydraté Zn(CH3COOH)2.2H2O a été dissoute dans 300 ml d'eau distillée en ajoutant du NaOH goutte à goutte pour ajuster le pH jusqu'à 8,5. La moyenne attendue la taille à ce pH est de 40 nm. La solution a été agitée sur une plaque chauffante pendant deux heures et demie à l'aide d'un agitateur magnétique. La température a été maintenue entre 80 et 85 °C. La taille des nanoparticules a été contrôlée en optimisant différents paramètres de synthèse tels que la valeur du pH, la concentration des dopants et le temps de réaction. La solution a ensuite été refroidie à température ambiante. Les précipités formés sont lavés plusieurs fois à l'eau distillée. Ensuite, ces échantillons ont été séchés dans une étuve à 150°C pendant 1h30. Les échantillons préparés ont été recuits à 450 ° C dans un four pendant 4 h pour améliorer leurs propriétés physiques. Pour le ZnO dopé au Mn, nous avons ajouté de l'acétate de manganèse tétrahydraté Mn(CH3COOH)2.4H2O et de l'acétate de zinc déshydraté Zn(CH3COOH)2.2H2O dans un rapport stoechiométrique dans 300 ml d'eau distillée et la même procédure a été suivie que pour l'échantillon dopé pour 0,05, 0,10, 0,15 et 0,20.

La diffraction des rayons X a été utilisée pour examiner la structure en utilisant des rayonnements Cu-kα comme source avec une longueur d'onde de 1,54 Å, avec 2θ dans la plage de 20° à 70°. L'analyse morphologique a été effectuée à l'aide d'un microscope électronique à balayage (VEGA TESCAN-13 AT NUST) à 20 keV. Les paramètres diélectriques ont été étudiés à l'aide d'un compteur LCR Agilent E4980 dans la gamme de fréquences (20 Hz à 2 MHz), et la spectroscopie UV-vis nous a donné la bande interdite d'énergie, avec des spectres d'absorption dans la gamme de 200 à 1000 nm.

Diffraction des rayons X (système de diffractomètre = XPERT-3 Malvern Panalytical) en utilisant un rayonnement Cu Kα ayant une longueur d'onde de 1,54 Ao sur la plage angulaire de 20° ≤ 2θ ≤ 70° par pas de balayage des résultats à une taille de pas de 0,02° au temps de comptage de 3 s par pas). C'est une technique bien connue grâce à laquelle nous pouvons analyser les propriétés structurelles d'un matériau. La figure 1 montre les données XRD pour le ZnO non dopé et dopé au Mn à différentes concentrations de dopage (0,00, 0,05, 0,10, 0,15 et 0,20). Les pics nets représentent un bon niveau de cristallinité dans ces échantillons ; de plus, des phases secondaires sont observées, suggérant des échantillons purs et monophasiques. Le diffractogramme a montré trois larges pics pour le ZnO non dopé et dopé au Mn, ces pics correspondent bien au plan cristallin d'une structure hexagonale de wurtzite. Les pics pour les nanoparticules de ZnO dopées et non dopées sont similaires, ce qui montre que les ions Mn+2 ont remplacé avec succès les ions Zn+2 jusqu'à 20 % du dopage. La taille des cristallites pour tous les échantillons est calculée à l'aide de la formule de Sheerer de Debye14. Le tableau 1 montre une tendance à la diminution de la taille des cristallites avec l'augmentation de la concentration de dopage, de 40 nm de ZnO pur à 50 nm pour 20 % de ZnO dopé au Mn. L'élargissement du pic peut être observé avec l'augmentation de la concentration de dopage, ce qui affecte la taille des particules. La cause de ce changement est la déformation du réseau produite dans le système en raison des rayons légèrement plus grands de l'ion Mn+2 que des ions Zn+218, alors que la densité de dislocation peut être calculée par l'Eq. (1)22.

Diagramme DRX entre 2θ et l'intensité pour le ZnO pur et dopé au Mn.

La variation de la taille des cristallites, des constantes de réseau, du volume et de la densité de dislocation avec la concentration de dopage est indiquée dans le tableau 1. La taille des cristallites diminue le volume de cellule unitaire en dopant Mn dans ZnO. Cela peut être dû à la déformation du réseau produite dans le système en raison de rayons plus grands de l'ion Mn+2 que de l'ion Zn+2. L'ajout de Mn à ZnO a un effet significatif sur la densité de dislocation du matériau résultant. La densité de dislocation diminue. La diminution de la dislocation représente une diminution du contenu des imperfections du réseau et indique la formation d'échantillons de meilleure qualité20,21.

L'analyse morphologique de ces échantillons a été étudiée à l'aide de la microscopie électronique à balayage (MEB). 10%, 15% et 20% Mn dopé ZnO respectivement. Les images SEM ont révélé que les particules sont sphériques avec un peu d'altération à mesure que la concentration de dopage augmentait. La taille des particules observées varie de 40 à 50 nm. Les images SEM montrent une morphologie sphérique et une agglomération est observée à mesure que la concentration de dopage augmente.

(a) Image SEM pour PURE ZnO (b) Image SEM pour 5 % de dopage (c) Image SEM pour 10 % (d) Image SEM pour 15 % (e) Image SEM pour 20 % de nanoparticules de ZnO à base de Mn.

L'analyse élémentaire a été réalisée à l'aide d'un EDS (Energy dispersive spectroscope). 3a montre l'EDX pour le ZnO non dopé, qui ne révèle aucune trace d'éléments indésirables, confirmant la pureté du ZnO. D'autre part, la figure 3b – e montre 5%, 10%, 15% et 20% de ZnO dopé au Mn, et elle montre la présence de manganèse en plus de Zn et O. Les pourcentages en poids initiaux et observés correspondent et l'atome et le pourcentage en poids correspondant aux différents dopages sont indiqués dans le tableau 2.

Analyse EDX (a) spectre d'énergie ZnO non dopé (b) spectre d'énergie ZnO dopé à 5% Mn (c) spectre d'énergie ZnO dopé à 10% (d) énergie ZnO dopé à 15% (e) spectre dopé à 20% de nanoparticules de ZnO.

A température ambiante, une spectroscopie UV visible (SPECORD 200 PLUS) a été réalisée sur du ZnO pur et dopé au Mn. La plage d'absorption maximale de la longueur d'onde a été notée pour un échantillon pur. Il a été passé à travers d'autres échantillons dopés, qui nous ont fourni la longueur d'onde et la transmission optique relative de l'échantillon. D'autres calculs ont été effectués à partir de ces quantités. La plage d'absorption maximale s'est avérée comprise entre 200 et 1000 nm. Avant le dopage, l'échantillon pur s'est avéré transparent dans le spectre visible, ne montrant que des pics d'absorption dans la région UV. Lorsque la concentration de dopage est élevée jusqu'à 20 %, les spectres correspondent à des pics dans le visible avec une longueur d'onde correspondant à 427 nm. La variation de la bande interdite est étudiée en utilisant la relation Tauc comme indiqué dans l'Eq. (2).

où n est ½ pour les matériaux à bande interdite directe et 2 pour les matériaux à bande interdite indirecte, le tracé entre (αhν) 2 et hν est illustré à la Fig. 4. L'extrapolation de la partie linéaire de la courbe à l'axe des x fournit la bande interdite directe pour chaque échantillon . Le graphique en médaillon montre la relation entre la bande interdite et la concentration de dopage. On peut observer qu'avec l'augmentation de la concentration de dopage de 5 %, 10 %, 15 % et 20 %, la bande interdite passe de 3,25 eV, 3,12 eV, 3,0 eV et 2,75 eV. Cette modification de la bande interdite peut être attribué à l'interaction d'échange spd entre le dopant Mn+2 et le ZnO hôte. Le dopage de Mn+2 dans le réseau de ZnO a créé des niveaux d'impuretés. Et par conséquent, l'orbitale d de Mn chevauche l'orbitale 2p de l'oxygène et l'orbitale 4 s de Zn. Cela provoque une interaction d'échange entre ces orbitales, augmentant respectivement le maximum de la bande de valence et abaissant le minimum de la bande de conduction. Cela démontre que la bande interdite peut être ajustée en modifiant la concentration de dopant. Le réglage de la bande interdite est une caractéristique importante qui permet à ZnO d'être utilisé dans le photovoltaïque et le thermoélectrique. La bande interdite est également influencée par la déformation structurelle. Ces déformations peuvent entraîner une polarisation piézoélectrique dans le système, créant des champs électriques locaux qui produisent des effets de courbure de bande14,18.

Tracés Tac des nanostructures préparées (l'encart de la figure montre le calcul de l'énergie de la bande interdite).

Les études diélectriques ont été réalisées à l'aide d'un LCR-mètre. L'échantillon sous la forme d'une pastille a été placé entre un condensateur à plaques parallèles. Une alimentation en courant alternatif est appliquée sur les plaques et la fréquence et la capacité correspondantes sont mesurées pour trouver la partie réelle et imaginaire de la permittivité. La partie réelle qui est la constante diélectrique est donnée par Eq. (3):

où A est la surface de la pastille, C est la capacité, ε0 est la permittivité de l'espace libre et t est l'épaisseur de notre pastille. La constante diélectrique en fonction de la fréquence pour tous les échantillons est illustrée à la Fig. 5. Les propriétés diélectriques d'un matériau dépendent de la fréquence, et on peut remarquer que la constante diélectrique diminue avec l'augmentation de la fréquence, parmi toutes les polarisations ayant lieu, y compris atomique, ionique, dipôle , et la polarisation de la charge d'espace. La polarisation de la charge d'espace est la plus importante dans le cas de structures hétérogènes. Ce phénomène peut être expliqué sur la base du modèle Maxwell-Wagner. Dans les matériaux hétérogènes, les porteurs de charge ont tendance à s'accumuler à l'interface ou aux frontières. Selon le modèle mentionné ci-dessus, dans un matériau diélectrique, deux types de régions se forment lors de l'application d'une alimentation en courant alternatif, à savoir des grains et des joints de grains. Où le grain est la région conductrice dans le diélectrique et les joints de grains sont les parois isolantes entre les grains. Ainsi, aux basses fréquences, les joints de grains jouent un rôle actif et une charge s'accumule aux joints de grains, tandis qu'aux hautes fréquences, le moment dipolaire est remarquable pour s'orienter assez rapidement pour rester aligné avec le champ appliqué, de sorte que le constante diélectrique devient indépendante de la fréquence appliquée. L'effet de dopage diminue également la constante diélectrique car, à mesure que la concentration de dopage augmente, davantage de défauts sont introduits, ce qui tend à augmenter l'épaisseur du joint de grain et donc à réduire la quantité de charge accumulée9. La figure 5a montre le tracé entre les variations de la constante diélectrique avec les concentrations de dopage.

(a) Constante diélectrique dépendant de la fréquence, (b) facteur de dissipation ou perte tangente et (c) conductivité en courant alternatif des nanoparticules de ZnO à base de Mn.

La perte diélectrique, également appelée facteur de perte, est l'efficacité avec laquelle les rayonnements électromagnétiques sont convertis en chaleur. Mathématiquement, il s'écrit comme indiqué dans l'équation. (4).

où ε″ est la perte diélectrique, tanδ est la tangente de perte diélectrique. Le graphique entre la perte diélectrique en fonction de la fréquence est illustré à la Fig. 5b. Le comportement montré dans l'intrigue peut être expliqué sur la base du modèle de Koop qui est comme le modèle Maxwell Wager. Selon cette théorie, à basse fréquence le temps entre la polarisation et la dépolarisation est grand et la perte est plus grande alors que vers les hautes fréquences le moment dipolaire ne répond pas au champ électrique et en devient indépendant. Fondamentalement, pour orienter les dipôles dans la direction du champ électrique, l'énergie est dissipée en raison de la résistance de leur masse inertielle. Aux basses fréquences, la polarisation est en retard sur le champ appliqué, produisant ainsi un facteur de perte plus important. ZnO est une molécule polaire, mais comme nous introduisons Mn + 2, il réduit la polarité de l'échantillon dopé, diminuant ainsi la constante diélectrique et le facteur de perte.

La variation de conductivité par rapport à la fréquence à température ambiante est représentée sur la figure 5c. La conductivité AC pour tous les échantillons a été calculée à l'aide de l'Eq. (5)22.

La conductivité en courant alternatif est considérée comme une fonction de la fréquence. Le graphique montre que la conductivité en courant alternatif augmente avec l'augmentation de la fréquence appliquée. La conductivité du courant alternatif est faible aux basses fréquences, ce qui peut provenir de l'accumulation de charges aux joints de grains; au fur et à mesure que la fréquence va vers des valeurs plus élevées, le taux de saut des porteurs de charge libres et le courant de déplacement dû aux charges liées augmentent, augmentant ainsi la conductivité alternative. La conductivité en courant alternatif varie également avec la concentration de Mn et diminue avec l'augmentation du dopage. Cela peut être attribué au blocage des porteurs de charge aux joints de grains, car les ions de défauts dans le réseau ZnO augmentent également avec l'augmentation du dopage. Le dopage au Mn a pour effet de réduire la taille des grains de ZnO. La formation de grains plus petits peut être déclenchée par des atomes de Mn, ce qui peut améliorer les caractéristiques électriques du matériau. La présence de Mn peut également atténuer les défauts du matériau, ce qui peut encore améliorer les qualités des joints de grains. Ces observations nous ont aidés à comprendre les influences du dopage au Mn dans différentes proportions et comment ils affectent le comportement diélectrique et offrent un certain contrôle sur ceux-ci10.

Nous avons fabriqué avec succès les nanoparticules d'oxyde de zinc dopé au manganèse de différentes concentrations (0,0, 0,05, 0,10, 0,15 et 0,20) par la méthode de co-précipitation. La pureté de la phase, la cristallinité et la formation de la structure hexagonale ont été observées à partir de l'analyse XRD. Nous avons observé que la taille des cristallites est fortement affectée par la concentration en Mn. La microscopie électronique à balayage a mis en évidence des particules sphériques bien dispersées dans la plage de 40 à 50 nm. Les résultats de la spectroscopie UV ont montré des changements dans la bande interdite en faisant varier la concentration de dopage. La bande interdite observée à l'aide du graphique Tauc diminue avec l'augmentation de la concentration de Mn en raison de l'interaction d'échange spd entre le dopant et l'hôte. Cela montre que nous pouvons ajuster la bande interdite optique du ZnO et donc prouver que le ZnO dopé au Mn est un candidat favorable pour les orbitales de l'optoélectronique, de la spintronique, des micro et nano-dispositifs. Les études diélectriques ont montré une diminution de la constante diélectrique (partie réelle), du facteur de perte diélectrique (partie imaginaire) et de la conductivité en courant alternatif avec l'augmentation de la concentration de Mn, car l'introduction de Mn dans la structure de ZnO réduit la polarité globale, ce qui entraîne une diminution de la propriétés diélectriques mentionnées ci-dessus. Il est conclu que l'effet de différentes concentrations de dopant a atteint l'objectif formidable de ce travail de recherche, qui conduit à l'obtention de bonnes propriétés optiques, diélectriques et structurelles de ces matériaux pour de futures applications.

Les auteurs confirment que les données à l'appui des conclusions de cette étude sont disponibles dans l'article.

Iqbal, T. et al. Influence du manganèse sur les propriétés structurales, diélectriques et magnétiques des nanoparticules de ZnO. Creuser. J. Nanomater. Structure bio. 11(3), 899–908 (2016).

Google Scholar

Wang, ZL Nanostructures d'oxyde de zinc : Croissance, propriétés et applications. J.Phys. Condens. Matière 16(25), R829 (2004).

Article ADS CAS Google Scholar

Heo, YW et al. Croissance et dispositifs de nanofils de ZnO. Mater. Sci. Ing. R Rep. 47(1–2), 1–47 (2004).

Article Google Scholar

Goel, S. & Kumar, B. Un examen des propriétés piézo-/ferro-électriques de nanostructures de ZnO morphologiquement diverses. J. Alliages Compd. 816, 152491 (2020).

Article CAS Google Scholar

Norton, DP et al. ZnO : croissance, dopage et traitement. Mater. Aujourd'hui 7(6), 34–40 (2004).

Article CAS Google Scholar

Djurišić, AB & Leung, YH Propriétés optiques des nanostructures de ZnO. Petit 2 (8–9), 944–961 (2006).

Article PubMed Google Scholar

Ozgur, U., Hofstetter, D. & Morkoc, H. Dispositifs et applications ZnO : Un examen de l'état actuel et des perspectives d'avenir. Proc. IEEE 98(7), 1255–1268 (2010).

Article CAS Google Scholar

Mote, VD, Dargad, JS & Dole, BN Effet de la concentration de dopage Mn sur les études structurelles, morphologiques et optiques des nanoparticules de ZnO. Nanosci. Nanoeng. 1(2), 116-122 (2013).

Article Google Scholar

Hoye, RL, Musselman, KP & MacManus-Driscoll, JL Mise à jour de la recherche : Dopage ZnO et TiO2 pour les cellules solaires. Maître APL. 1(6), 060701 (2013).

Annonces d'article Google Scholar

Khan, I., Khan, S. & Khan, W. Propriétés diélectriques et magnétiques dépendant de la température des nanoparticules d'oxyde de zinc dopées au Mn. Mater. Sci. Semicond. Processus. 26, 516-526 (2014).

Article CAS Google Scholar

Dinesha, ML, Prasanna, GD, Naveen, CS & Jayanna, HS Propriétés structurelles et diélectriques des nanoparticules de ZnO dopées Fe. Indian J. Phys. 87(2), 147–153 (2013).

Article ADS CAS Google Scholar

Baxter, JB & Aydil, ES Cellules solaires à colorant basées sur des morphologies de semi-conducteurs avec des nanofils de ZnO. Sol. Matière énergétique. Sol. Cellules 90(5), 607–622 (2006).

Article CAS Google Scholar

Law, M., Greene, LE, Johnson, JC, Saykally, R. & Yang, P. Cellules solaires sensibilisées au colorant Nanowire. Nat. Mater. 4(6), 455 (2005).

Article ADS CAS PubMed Google Scholar

Fabbiyola, S. et al. Propriétés structurales, microstructurales, optiques et magnétiques des nanostructures de ZnO dopé au Mn. J. Molécule. Structure. 1109, 89–96 (2016).

Article ADS CAS Google Scholar

Kamal, T., Ul-Islam, M., Khan, SB & Asiri, AM Adsorption et élimination de colorant assistée par photocatalyseur et performance bactéricide de la couche de revêtement ZnO/Chitosan. Int. J. Biol. Macromol. 81, 584-590 (2015).

Article CAS PubMed Google Scholar

Baylan, E. & Altintas Yildirim, O. Activité photocatalytique hautement efficace de nanofibres stables d'oxyde de zinc dopé au manganèse (Mn: ZnO) via la méthode d'électrofilage. Mater. Sci. Semicond. Processus. 103, 104621 (2019).

Article CAS Google Scholar

Lee, YR, Ramdas, AK & Aggarwal, RL Écart d'énergie, excitonique et 'Transition optique Mn2+ interne dans les semi-conducteurs magnétiques dilués II-VI à base de Mn. Phys. Rév. B 38, 10600–10610 (1988).

Article ADS CAS Google Scholar

Wang, Y. et al. Effet synergique des nanofibres de ZnO décorées au N et dopées au Mn2+ avec une activité photocatalytique améliorée. Sci. Rep. 6, 32711 (2016).

Article ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Aadnan, I. et al. Propriétés structurales, optiques et photocatalytiques des nanoparticules de ZnO dopées au Mn utilisées comme photocatalyseurs pour la dégradation des colorants azoïques sous lumière visible. Catalyseurs 12, 1382. https://doi.org/10.3390/catal1211138 (2022).

Article CAS Google Scholar

Bilgili, O. Les effets du dopage au Mn sur les propriétés structurelles et optiques du ZnO. Acta Phys. Pol. A.136, 460 (2019).

Article ADS CAS Google Scholar

Mia, MNH et al. Influence de la teneur en Mg sur l'adaptation de la bande interdite optique d'un film mince de ZnO dopé au Mg préparé par la méthode sol-gel. Résultats Phys. 7, 2683–2691 (2017).

Annonces d'article Google Scholar

Ilican, S., Caglar, Y. & Caglar, M. Préparation et caractérisation de films minces de ZnO déposés par la méthode de revêtement par centrifugation sol-gel. J. Optoélectron. Adv. Mater. 10(10), 2578–2583 (2008).

CAS Google Scholar

Télécharger les références

Département de physique, Faculté des sciences, Université islamique internationale, H-10, Islamabad, Pakistan

Wiqar Hussain Shah, Azeema Alam, Hafsa Javed, Khadija Rashid, Akhtar Ali et Liaqat Ali

Département de physique, Université de Poonch Rawalakot, Rawalakot, 12350, Pakistan

Akif Safeen

Faculté d'ingénierie et de technologie, Université du futur en Égypte, Nouveau Caire, 11835, Égypte

Muhammad R.Ali

Département de mathématiques appliquées et de statistique, Institut de technologie spatiale, 2750, Islamabad, 44000, Pakistan

Naveed Imran

Collèges HITEC, HIT Taxila Cantt, Taxila, Pakistan

Naveed Imran

Institut de mathématiques, Université d'ingénierie et de technologie de l'information Khwaja Fareed, Rahim Yar Khan, 64200, Pakistan

Mohamed Sohail

École d'études commerciales, Université Unicaf, Longacres, Lusaka, Zambie

Gilbert Chambashi

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Les contributions des auteurs dans la version révisée de l'article sont énumérées ci-dessous : (i) Acquisition GC, analyse, interprétation des données dans la version révisée de l'article. (ii) GC a contribué à l'interprétation des résultats dans le projet révisé. (iii) GC et AA ont rédigé le manuscrit révisé avec le soutien de WHS (iv) GC, AA, WHS Naveed Imran et Muhammad sohail ont également reconfirmé/vérifié les calculs au stade de la révision. (v) AA, WHS, NI, GC, AA, HJ, KR, LA, AS, MRA ont contribué à la révision du résumé, de l'introduction, des résultats, de la discussion et de la conclusion conformément aux conseils et suggestions de l'examinateur au stade de la révision. (vi) GC, AA et WHS ont également relu et corrigé l'ensemble du manuscrit en révision pour une meilleure présentation des résultats. (vii) Modèle développé par NI, MS, WHS*, AA, HJ, KR, AA,*, LA, MRA. (viii) NI, MS, WHS, MAS et utilisé le schéma de solution pour gérer l'expression résultante et tracé les graphiques. (ix) AA, HJ, KR, AA et MAS ont confirmé la modélisation et contribué à l'étude de la littérature. (x) La section Introduction est mise à jour par NI, MS, WHS *, AA, HJ, KR, AA, LA, MRA. (xi) Les résultats et la discussion sont préparés par NI, MS, WHS*, AA, HJ, KR, AA, LA, MRA. (xii) La section Résultats et discussion est améliorée par HJ, KR, AA. (xiii) La section Conclusion est mise à jour par WHS *, AA, HJ, KR, AA, *, LA, MRA, NI, MAS et MS

Correspondance à Wiqar Hussain Shah ou Gilbert Chambashi.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

Springer Nature reste neutre en ce qui concerne les revendications juridictionnelles dans les cartes publiées et les affiliations institutionnelles.

Libre accès Cet article est sous licence Creative Commons Attribution 4.0 International, qui autorise l'utilisation, le partage, l'adaptation, la distribution et la reproduction sur tout support ou format, à condition que vous accordiez le crédit approprié à l'auteur ou aux auteurs originaux et à la source, fournissez un lien vers la licence Creative Commons et indiquez si des modifications ont été apportées. Les images ou tout autre matériel de tiers dans cet article sont inclus dans la licence Creative Commons de l'article, sauf indication contraire dans une ligne de crédit au matériel. Si le matériel n'est pas inclus dans la licence Creative Commons de l'article et que votre utilisation prévue n'est pas autorisée par la réglementation légale ou dépasse l'utilisation autorisée, vous devrez obtenir l'autorisation directement du détenteur des droits d'auteur. Pour voir une copie de cette licence, visitez http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Réimpressions et autorisations

Shah, WH, Alam, A., Javed, H. et al. Réglage de la bande interdite et du facteur de perte diélectrique par dopage au Mn de nanoparticules Zn1-xMnxO. Sci Rep 13, 8646 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-35456-2

Télécharger la citation

Reçu : 19 décembre 2022

Accepté : 18 mai 2023

Publié: 27 mai 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-023-35456-2

Toute personne avec qui vous partagez le lien suivant pourra lire ce contenu :

Désolé, aucun lien partageable n'est actuellement disponible pour cet article.

Fourni par l'initiative de partage de contenu Springer Nature SharedIt

En soumettant un commentaire, vous acceptez de respecter nos conditions d'utilisation et nos directives communautaires. Si vous trouvez quelque chose d'abusif ou qui ne respecte pas nos conditions ou directives, veuillez le signaler comme inapproprié.