Оптические свойства пентаоксида ванадия, легированного алюминием

Авторы

  • Алексей Андреевич Кононов Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена https://orcid.org/0000-0002-5553-3782
  • Павел Сергеевич Провоторов Российский государственный педагогический университет имени А. И. Герцена https://orcid.org/0000-0003-1117-5431
  • Леонид Юрьевич Орлов Российский государственный педагогический университет имени А. И. Герцена https://orcid.org/0009-0009-5807-7397
  • Владимир Александрович Климов Физико-технический институт имени А. Ф. Иоффе Российской академии наук

DOI:

https://doi.org/10.33910/2687-153X-2025-6-4-188-195

Ключевые слова:

пентаоксид ванадия, легирование тонких пленок, ширина оптической запрещенной зоны, зонная структура V2O5, спектрофотометрия

Аннотация

Работа посвящена изучению влияния постпереходного металла Al на оптические свойства и ширину запрещенной зоны тонких пленок V2O5. С использованием метода спектрофотомерии измерены спектры пропускания тонких пленок V2O5 с различным процентным содержанием алюминия, рассчитаны спектры коэффициента экстинкции и определены значения ширины оптической запрещенной зоны. Обнаружено, что легирование Al приводит к уменьшению ширины запрещенной зоны пленок V2O5, как в случае прямых, так и в случае непрямых разрешенных межзонных переходов. Дана интерпретация наблюдаемых изменений при легировании.

Библиографические ссылки

Abyazisani, M., Bagheri-Mohagheghi, M. M., Benam, M. R. (2015) Study of structural and optical properties of nanostructured V2O5 thin films doped with fluorine. Materials Science in Semiconductor Processing, 31, 693–699. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2014.12.049 (In English)

Bian, H. Q., Ma, S. Y., Zhang, Z. M. et al. (2014) Microstructure and Raman scattering of Ag-doping ZnO films deposited on buffer layers. Journal of Crystal Growth, 394, 132–136. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2014.02.036 (In English)

Chain, E. E. (1991) Optical properties of vanadium dioxide and vanadium pentoxide thin films. Applied Optics, 30 (19), 2782–2787. https://doi.org/10.1364/AO.30.002782 (In English)

Cococcioni, M. (2012) The LDA+ U approach: a simple Hubbard correction for correlated ground states. Correlated Electrons: From Models to Materials Modeling and Simulation, Vol. 2. Minneapolis: University of Minnesota Publ., 40 p. (In English)

Dresselhaus, M. S. (2001) Solid state physics. Part II. Optical Properties of Solids. Cambridge: Massachusetts Institute of Technology Publ., 198 p. (In English)

Etemadi, B., Mazloom, J., Ghodsi, F. E. (2017) Phase transition and surface morphology effects on optical, electrical and lithiation/delithiation behavior of nanostructured Ce-doped V2O5 thin films. Materials Science in Semiconductor Processing, 61, 99–106. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2016.12.035 (In English)

Grimme, S., Ehrlich, S., Goerigk, L. (2011) Effect of the damping function in dispersion corrected density functional theory. Journal of Computational Chemistry, 32 (7), 1456–1465. https://doi.org/10.1002/jcc.21759 (In English)

Jovanović, A., Dobrota, A. S., Rafailović, L. D. et al. (2018) Structural and electronic properties of V2O5 and their tuning by doping with 3D elements–modelling using the DFT+ U method and dispersion correction. Physical Chemistry Chemical Physics, 20 (20), 13934–13943. https://doi.org/10.1039/C8CP00992A (In English)

Kondal, N., Kumar, A. (2022) Tuning of optical properties of doped vanadium pentoxide thin films. Materials Today: Proceedings. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.12.118 (In English)

Liu, Q., Li, Z. F., Liu, Y. et al. (2015) Graphene-modified nanostructured vanadium pentoxide hybrids with extraordinary electrochemical performance for Li-ion batteries. Nature Communications, 6 (1), article 6127. https://doi.org/10.1038/ncomms7127 (In English)

Panagopoulou, M., Vernardou, D., Koudoumas, E. et al. (2019) Tungsten doping effect on V2O5 thin film electrochromic performance. Electrochimica Acta, 321, article 134743. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.134743 (In English)

Perdew, J. P., Burke, K., Ernzerhof, M. (1996) Generalized gradient approximation made simple. Physical Review Letters, 77 (18), 3865–3868. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865 (In English)

Perdew, J. P., Chevary, J. A., Vosko, S. H. et al. (1992) Atoms, molecules, solids, and surfaces: Applications of the generalized gradient approximation for exchange and correlation. Physical Review B, 46 (11), 6671–6687. https://doi.org/10.1103/physrevb.46.6671 (In English)

Schneider, K. (2020) Optical properties and electronic structure of V2O5, V2O3 and VO2. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 31 (13), 10478–10488. https://doi.org/10.1007/s10854-020-03596-0 (In English)

The Quantum ESPRESSO Team Quantum ESPRESSO (Open-Source Package for Quantum Modeling of Materials). (2025) [Online]. Available at: https://www.quantum-espresso.org/ (accessed 29.08.2025). (In English)

Vanderbilt, D. (1990) Soft self-consistent pseudopotentials in a generalized eigenvalue formalism. Physical Review B, 41 (11), article 7892. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.41.7892 (In English)

Volkov, V. L. (1987) Fazy vnedreniya na osnove oksidov vanadiya [Vanadium Oxide Based Interstitial Phases]. Ekaterinburg: Ural Scientific Center of the USSR Academy of Sciences Publ., 179 p. (In Russian)

Wei, Y., Zhou, J., Zheng, J., Xu, C. (2015) Improved stability of electrochromic devices using Ti-doped V2O5 film. Electrochimica Acta, 166, 277–284. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2015.03.087 (In English)

Wu, C., Feng, F., Xie, Y. (2013) Design of vanadium oxide structures with controllable electrical properties for energy applications. Chemical Society Reviews, 42 (12), 5157–5183. https://doi.org/10.1039/c3cs35508j (In English)

Загрузки

Опубликован

2025-12-24

Выпуск

Том 6 № 4 (2025)

Раздел

Physics of Semiconductors

Лицензия

Copyright (c) 2025 Алексей Андреевич Кононов, Павел Сергеевич Провоторов, Леонид Юрьевич Орлов, Владимир Александрович Климов

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Авторы предоставляют материалы на условиях публичной оферты и лицензии CC BY 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате в любых целях, делать ремиксы, видоизменять, и создавать новое, опираясь на этот материал в любых целях, включая коммерческие.

Данная лицензия сохраняет за автором права на статью, но разрешает другим свободно распространять, использовать и адаптировать работу при обязательном условии указания авторства. Пользователи должны предоставить корректную ссылку на оригинальную публикацию в нашем журнале, указать имена авторов и отметить факт внесения изменений (если таковые были).

Авторские права сохраняются за авторами. Лицензия CC BY 4.0 не передает права третьим лицам, а лишь предоставляет пользователям заранее данное разрешение на использование при соблюдении условия атрибуции. Любое использование будет происходить на условиях этой лицензии. Право на номер журнала как составное произведение принадлежит издателю.