Збірник наукових праць Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Рік 2026 Том 24, Випуск 2
Завантажити повну версію статті (PDF, Англійською / In English) Відкритий доступ

I. I. MEDVID1, I. Yo. KUKHARSKYY1, I. O. BORDUN1, V. G. BIHDAY1, Zh. Ya. TSAPOVSKA1, I. M. KOFLIUK1, D. S. LEONOV2, та O. M. BORDUN1

1Ivan Franko National University of Lviv, 50, Drahomanov Str., UA-79005 Lviv, Ukraine
2Technical Centre, N.A.S. of Ukraine, 13, Pokrovska Str., UA-04070 Kyiv, Ukraine

Influence of Cr3+ and Mn2+ Activators on the Surface Morphology Formation of ZnGa2O4 Thin Films Obtained by RF Ion-Plasma Sputtering

489–502 (2026)

Індекси PACS: 68.35.Ct, 68.37.Ps, 68.47.Gh, 68.55.J-, 81.15.Cd, 81.16.Pr, 81.65.Mq

Одержано 19 травня 2026 р.

Проведено аналізу морфології поверхні тонких плівок ґалату Цинку (ZnGa2O4), леґованих йонами Mn2+ і Cr3+, одержаних методом ВЧ-йонноплазмового розпорошення на підкладинках із топленого кварцу υ-SiO2. За допомогою атомно-силової мікроскопії (АСМ) досліджено вплив типу активатора на значення статистичних параметрів шерсткости поверхні, розміри зерен і характер їхнього розподілу. Встановлено, що невідпалені плівки ZnGa2O4:Mn мають дрібнозернисту структуру з вираженими нанопіками (коефіцієнт ексцесу — Ska = 6,4), тоді як плівки ZnGa2O4:Cr характеризуються більшими зернами та вищою середньоквадратичною шерсткістю. Показано, що термічне оброблення приводить до збільшення розмірів зерен досліджуваних зразків. Результати пояснено на основі кристалохемічних особливостей заміщення йонів Zn2+ і Ga3+ йонами Mn2+ і Cr3+ у відповідних позиціях кристалічної структури шпінелі.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: ґалат Цинку, манґановий активатор, хромовий активатор, тонкі плівки, кристаліти, морфологія поверхні, АСМ, відпал тонких плівок

Цитування:
I. I. Medvid, I. Yo. Kukharskyy, I. O. Bordun, V. G. Bihday, Zh. Ya. Tsapovska, I. M. Kofliuk, D. S. Leonov, and O. M. Bordun, Influence of Cr3+ and Mn2+ Activators on the Surface Morphology Formation of ZnGa2O4 Thin Films Obtained by RF Ion-Plasma Sputtering, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 24, No. 2: 489–502 (2026); https://doi.org/10.15407/nnn.24.02.0489
ЛІТЕРАТУРА
  1. Yan Jin-Liang, Zhao Yin-Nü, and Li Chao, Chin. Phys. B, 23, No. 4: 048105 (2014); https://doi.org/10.1088/1674-1056/23/4/048105
  2. Wei-Kai Wang, Kuo-Feng Liu, Sung‐Yu Wang, Jian-Cheng Guo, and Shih-Yung Huang, Semicond. Sci. Technol., 36: 055011 (2021); https://doi.org/10.1088/1361-6641/abefa2
  3. Samiran Bairagi, Ching-Lien Hsiao, Roger Magnusson, Jens Birch, Jinn P. Chu, Fu-Gow Tarntair, Ray-Hua Horng, and Kenneth Järrendahl, Optical Materials Express., 12, No. 8: 3284 (2022); https://doi.org/10.1364/OME.462668
  4. Su-Hua Yang, Chien-Yuan Lu, and Shoou-Jinn Chang, Journal of The Electrochemical Society, 154, No. 8: J229 (2007); https://doi.org/10.1149/1.2740027
  5. Jia-Hang Liu, Lei Li, Fan Zhang, Ya-Ping Qi, Zhen-Ping Wu, and Wei-Hua Tang, Phys. Scr., 99: 055538 (2024); https://doi.org/10.1088/1402-4896/ad3b4f
  6. L.-C. Cheng, C.-Y. Huang, and R.-H. Horng, Journal of the Electron Devices Society, 6: 432 (2018); https://doi.org/10.1109/JEDS.2018.2803078
  7. Chengling Lu, Qingyi Zhang, Shan Li, Zuyong Yan, Zeng Liu, Peigang Li and Weihua Tang, J. Phys. D: Appl. Phys., 54: 405107 (2021); https://doi.org/10.1088/1361-6463/ac1465
  8. Anqi Guo, Lichun Zhang, Ning Cao, Taiping Lu, Yadan Zhu, Dan Tian, Zhiying Zhou, Shunli He, Bin Xia, and Fengzhou Zhao, Appl. Phys. Express, 16, No. 2: 021004 (2023); https://doi.org/10.35848/1882-0786/acb98c
  9. Ray-Hua Horng, Peng-Hsuan Huang, Yun-Sheng Li, Fu-Gow Tarntair, and Chih Shan Tan, Appl. Surf. Sci., 555: 149657 (2021); https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.149657
  10. Wanmin Lin, Dan Zhang, Sixian Liu, Yuqiang Li, Wei Zheng, and Feng Huang, Mater. Lett., 283: 128805 (2021); https://doi.org/10.1016/j.matlet.2020.128805
  11. Anoop Kumar Singh, Shiau-Yuan Huang, Po-Wei Chen, Jung-Lung Chiang, and Dong-Sing Wuu, Nanomaterials, 11: 2316 (2021); https://doi.org/10.3390/nano11092316
  12. Chia-Hsun Chen, Shu-Bai Liu, and Sheng-Po Chang, ACS Omega, 9, Iss. 13: 15304 (2024); https://doi.org/10.1021/acsomega.3c09965
  13. Yi-Siang Shen, Wei-Kai Wang, and Ray-Hua Horng, Journal of the Electron Devices Society, 5, Iss. 2: 112 (2017); doi:10.1109/JEDS.2017.2653419
  14. Kiyotaka Wasa, Makoto Kitabatake, and Hideaki Adachi, Thin Film Materials Technology: Sputtering of Compound Materials (New York: William Andrew Inc. publishing–Springer-Verlag GmbH&Co. KG: 2004).
  15. O. M. Bordun, I. Yo. Kukharskyy, and V. G. Bihday, J. Appl. Spectrosc., 78, No. 6: 922 (2012); https://doi.org/10.1007/s10812-012-9555-9
  16. Yan Liu, Tingting Zheng, Xiuyun Zhang, and Chen Chen, Scientific Reports, 13: 14430 (2023); https://doi.org/10.1038/s41598-023-41658-5
  17. Shigeaki Ono, John P. Brodholt, and G. David Price, Phys. Chem. Miner., 35: 381 (2008); https://doi.org/10.1007/s00269-008-0231-9
  18. D. Errandonea, Ravhi S. Kumar, F. J. Manjón, V. V. Ursaki, and E. V. Rusu, Phys. Rev. B, 79: 024103 (2009); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.79.024103
  19. O. M. Bordun, I. I. Medvid, I. Y. Kukharskyy, M. V. Protsak, I. O. Bordun, I. M. Kofliuk, and K. L. Biliak, Molecular Crystals and Liquid Crystals, 769, Nos. 7–8: 801 (2025); https://doi.org/10.1080/15421406.2025.2504059
  20. Aurélie Bessière, Sylvaine Jacquart, Kaustubh Priolkar, Aurélie Lecointre, Bruno Viana, and Didier Gourier, Optics Express., 19, Iss. 11: 10132 (2011); https://doi.org/10.1364/OE.19.010131
  21. K. Somasundaram, K. P. Abhilash, V. Sudarsan, P. Christopher Selvin, and R. M. Kadam, Physica B, 491: 79 (2016); http://dx.doi.org/10.1016/j.physb.2016.03.022
  22. Pawel Pawlus, Rafal Reizer, and Wieslaw Zelasko, Materials, 16, No. 22: 7109 (2023); https://doi.org/10.3390/ma16227109
  23. B. Rajesh Kumar and T. Subba Rao, Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures, 7, No. 4: 1881 (2012); https://www.researchgate.net/publication/279702126_AFM_studies_on_surface_morphology_topography_and_texture_of_nanostructured_zinc_aluminum_oxide_thin_films
  24. E. S. Gadelmawla, M. M. Koura, T. M. A. Maksoud, I. M. Elewa, and H. H. Soliman, Journal of Materials Processing Technology, 123, Iss. 1: 133 (2002); https://doi.org/10.1016/S0924-0136(02)00060-2
  25. James Egbu, Paul R. Ohodnicki, Jr., John P. Baltrus, Ahmed Talaat, Ruishu F. Wright, and Michael E. McHenry, Journal of Alloys and Compounds, 912: 165155 (2022); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.165155
  26. B. Rajesh Kumar, B. Hymavathi, and T. Subba Rao, Materials Today: Proceedings, 4: 8638 (2017); https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.07.212
  27. M. K. Hussen and F. B. Dejene., Optik., 181: 514 (2019); https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2018.12.121
  28. O. M. Bordun, I. O. Bordun, I. M. Kofliuk, I. Yo. Kukharskyy, I. I. Medvid, Zh. Ya. Tsapovska, and D. S. Leonov, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 20, Iss. 1: 91 (2022); https://doi.org/10.15407/nnn.20.01.91
  29. O. M. Bordun, I. I. Medvid, І. Yo. Kukharskyy, I. O. Bordun, M. V. Protsak, V. G. Bihday, I. S. Kuz, A. I. Tyslyuk, R. V. Pavlius, and D. S. Leonov, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 22, Iss. 4: 823 (2024); https://doi.org/10.15407/nnn.22.04.823
  30. O. M. Bordun, I. O. Bordun, I. I. Medvid, M. V. Protsak, I. Yo. Kukharskyy, V. G. Bihday, I. M. Kofliuk, I. Yu. Khomyshyn, and D. S. Leonov, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 21, Iss. 4: 709 (2023); https://doi.org/10.15407/nnn.21.04.709
  31. O. M. Bordun, B. O. Bordun, I. Yo. Kukharskyy, I. I. Medvid, I. I. Polovynko, Zh. Ya. Tsapovska, and D. S. Leonov, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 19, Iss. 1: 159 (2021); https://doi.org/10.15407/nnn.19.01.159
  32. O. M. Bordun, B. O. Bordun, I. I. Medvid, M. V. Protsak, I. Yo. Kukharskyy, K. L. Biliak, D. M. Maksymchuk, I. M. Kofliuk, and D. S. Leonov, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 22, No. 1: 1 (2024); https://doi.org/10.15407/nnn.22.01.001
  33. Wei-Kai Wang, Kuo-Feng Liu, Pi-Chuen Tsai, Yi-Jie Xu, and Shih-Yung Huang, Coatings, 9, Iss. 12: 859 (2019); https://doi.org/10.3390/coatings9120859
  34. O. M. Bordun, V. G. Bihday, І. Yo. Kukharskyy, І. І. Medvid, І. М. Kofliuk, I. Yu. Khomyshyn, Zh. Ya. Tsapovska, and D. S. Leonov, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 21, Iss. 2: 403 (2023); https://doi.org/10.15407/nnn.21.02.403
  35. G. Perfetti, T. Alphazana, P. van Hee, W. J. Wildeboer, and G. M. H. Meesters, European Journal of Pharmaceutical Sciences, 42, Iss. 3: 262 (2011); https://doi.org/10.1016/j.ejps.2010.12.001