Исследование оптических свойств нанокластерных пленок оксида тантала в инфракрасном диапазоне

Представлены результаты формирования, аттестации морфологии поверхности и исследования оптических свойств в ближнем и среднем ИК диапазоне нанокластерных пленок Та₂О₅, полученных путем термического оксидирования на атмосфере монодисперсных кластерных пленок металлического тантала, созданных на подложках кремния Si(001) методом магнетронного распыления. Методами атомно-силовой микроскопии (in situ) получены изображения поверхности и показано, что пленки Ta обладают пористой плотноупакованной структурой, состоящей из отдельных наночастиц сферической формы. При помощи спектрометра на ближний и средний ИК диапазон излучения исследованы оптические свойства полученных пленок. Показано, что тонкие пленки (толщиной менее 100 нм) имеют резкую границу между областью пропускания излучения и областью поглощения и/или отражения, тогда как для более толстых пленок данный эффект постепенно исчезает с ростом толщины кластерной пленки и не зависит от размера нанокластеров. Обсуждается возможность применения полученных структур в составе термофотоэлектрогенераторов с целью повышения их КПД.

1. Daneshvar H. et al. // Appl. Energy. 2015. V. 159. P. 560.

2. Wang Z. et al. // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2022. V. 238. P. 111554.

3. Wang H.J. et al. // Sci. China Tech. Sci. 2014. V. 57 (2). P. 332.

4. Nam Y. et al. // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2014. V. 122. P. 287.

5. Zhou Z. et al. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2022. V. 278. P. 108016.

6. Sakakibara R. et al. // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2022. V. 238. P. 111536.

7. Kondaiah P. et al. // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2019. V. 198. P. 26.

8. Rana A.S. et al. // Nano Energy. 2021. V. 80. P. 105520.

9. Crowley C.J. et al. // Proc. AIP Conf. 2005. P. 601.

10. Lee J. et al. // Int. J. Heat Mass Transf. 2017. V. 108. P. 1115.

11. Burger T. et al. // Joule. 2020. V. 4. P. 1660.

12. Chen Y.B., Zhang Z.M. // Opt. Commun. 2007. V. 269. P. 411.

13. Silva-Oelker G. et al. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2019. V. 231. P. 61.

14. Ollier E. et al. // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2017. V. 170. P. 205.

15. Borisyuk P.V. et al. // Mater. Lett. 2021. V. 286. P. 129204.

16. Васильев О.С. и др. // Ядерная физика и инжиниринг. 2019. Т. 10. № 5. С. 489

17. Shvets P., Maksimova K., Goikhman A. // Coatings. 2022. V. 12 (3). P. 291.

18. Tan G.-L. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2003. V. 86 (11). P. 1885.

19. Abbasiyan A. et al. // Opt. Quantum Electron. 2019. V. 51. P. 338.

20. Briggs D., Grant J. Surface Analysis by Auger and X-Ray Photoelectron Spectroscopy. 2003. Chichester: IM Publications.