Publication detail

Energetic Au ion beam implantation of ZnO nanopillars for optical response modulation

Year: 2022

Type of publication: článek v odborném periodiku

Name of source: Journal of Physics D: Applied Physics

Publisher name: Institute of Physics Publishing Ltd

Place: Bristol

Page from-to: 215101

Titles:

Language	Name	Abstract	Keywords
cze	Implantace energetických Au iontů do ZnO nanopilířů pro modulaci optické odezvy	Do nanopilířů ZnO byly implantovány ionty Au-400 keV při různých fluktuacích iontů od 1 x 10(15) cm(-2) do 1 x 10(16) cm(-2) a následně žíhány při 750 stupních C po dobu 15 min, aby se snížilo poškození implantace a podpořila se agregace nanočástic Au (NP). Bylo zjištěno, že efekty vyvolané implantací a tepelné efekty ovlivňují koalescenci Au NP a také kvalitu nanopilířů ZnO. Rutherfordova zpětná rozptylová spektrometrie (RBS) ukázala širší profily hloubky Au, než bylo teoreticky předpovězeno, ale maximum koncentrace Au dobře souhlasí s predikcí, která bere v úvahu efektivní hustotu vrstvy ZnO. Implantace při vyšších fluencesách vyvolala morfologickou modifikaci nanopilární vrstvy doloženou RBS a rastrovací elektronovou mikroskopií (SEM). Nepřímý důkaz tohoto efektu poskytla optická elipsometrie v důsledku postupných změn indexu lomu v nanopilárech ZnO se zvýšeným fluencem Au-iontů. Optická charakterizace Au-implantovaných a žíhaných nanopilárů provedená pomocí fotoluminiscence (PL) a difuzně-reflexní spektroskopie (DRS) prokázala aktivitu povrchové plasmonové rezonance (SPR) vložených Au NP. SPR-enhanced rozptyl a PL emise pozorované ve spektrálním rozsahu 500-650 nm jsou připisovány Au NP nebo složitějším Au-klastrům. Kromě toho bylo zjištěno, že elipsometrická měření extinkčního koeficientu dobře potvrzují výsledky z DRS, což ukazuje na zvýšení účinku SPR se zvýšením fluence Au-iontů a po následném žíhání.	ZnO nanopilíře; Au nanočástice; iontová implantace; SPR; dopované ZnO nanostruktury
eng	Energetic Au ion beam implantation of ZnO nanopillars for optical response modulation	Nanopillars of ZnO were implanted with Au-400 keV ions at various ion fluences from 1 x 10(15) cm(-2) to 1 x 10(16) cm(-2) and subsequently annealed at 750 degrees C for 15 min in order to reduce the implantation damage and to support Au nanoparticle (NP) aggregation. It was found that implantation-induced effects and thermal effects influence the Au NP coalescence as well as the quality of the ZnO nanopillars. Rutherford Back-Scattering spectrometry (RBS) showed the broader Au-depth profiles than it was theoretically predicted, but the Au-concentration maximum agrees well with prediction taking into account the effective ZnO layer density. The implantation at the higher fluences induced the morphology modification of the nanopillar layer evidenced by RBS and scanning electron microscopy (SEM). An indirect evidence of this effect was given by optical ellipsometry due to gradual refractive index changes in the ZnO nanopillars with the increased Au-ion fluence. Optical characterization of the Au-implanted and annealed nanopillars performed by means of photoluminescence (PL) and diffuse-reflectance spectroscopy (DRS) evidenced the surface plasmon resonance (SPR) activity of the embedded Au NPs. The SPR-enhanced scattering and PL emission observed in the spectral range 500-650 nm are ascribed to Au NPs or more complex Au-clusters. In addition, the ellipsometry measurements of extinction coefficient are found to corroborate well results from DRS, both indicating increase of SPR effect with the increase of Au-ion fluence and after the post-annealing.	ZnO nanopillars; Au nanoparticles; ion implantation; SPR; doped ZnO nanostructures

Search

Login for students

Login for employees

Publication detail

Departments

Other Parts

Map

Services

Popular Links