Диссертация на соискание ученой степени

1.1.2 Электроосаждение 
Для получения структур ZnO используется большое количество методов, но, 
как было установлено выше, большинство из них имеют значительные недостатки 
такие, как высокая стоимость оборудования, довольно большая длительность 
синтеза. В последние годы интенсивно развиваются электрохимические методы, 
находящие применение в технологии микро- и наноэлектроники [25]
. 
Электрохимический метод позволяет получать как слои, так и наностержни 
ZnO. Данный метод не требует дорогостоящего сложного оборудования, является 
легко масштабируемым и легкоуправляемым методом (посредством изменения 
напряжения осаждения, температуры и концентрации исходных прекурсоров) [26]. 
В работе [27] плёнки ZnO электролитически осаждали на стеклянные 
подложки, покрытые FTO, в водном растворе, состоящем из 1 М гексагидрата 
нитрата цинка с рабочей температурой 80 °C. pН раствора доводили до 2.0, 3.5 и 
6.0 с помощью HNO
3
и NH
4
OH. Электроосаждение проводилось при помощи 
трёхэлектродной ячейки, схема которой представлена на рисунке 1.3. 

---

20 
Рисунок 1.3. – Схема трехэлектродной ячейки для электроосаждения [26] 
В качестве рабочего электрода, в данной установке, выступает FTO пластина, 
электродом сравнения является Ag/AgCl, а роль противоэлектрода выполняет 
графитовая пластина. Слои ZnO осаждались при -0.96 В для трёх разных значений 
pH, при этом ванну непрерывно перемешивали со средней скоростью 150 об/мин в 
течение всего эксперимента. 
На рисунке 1.4 представлены осажденные плёнки оксида цинка методом 
электроосаждения. 
а) 
б) 

---

21 
в)
Рисунок 1.4. – SEM-изображения осажденных тонких пленок ZnO методом электроосаждения 
при -0.96 В в ванне с нитратом цинка для рН: (a) 2.0; (б) 3.5 и (в) 6.0 [27] 
В процессе электроосаждения, на первоначальном этапе происходит 
диссоциация нитрата цинка в водном растворе по уравнению: 
Zn(NO
3
)
2
→ Zn
2+
+ 2(NO
3
)
-
Восстановленные нитратные ионы приводят к образованию нитритных и 
гидроксидных ионов у катода в результате реакции: 
NO
−3
+ H
2
O + 2e
−
→ NO
−2
+ 2(OH)
−
В последствии образуется гидроксид цинка: 
Zn
2+
+ 2(OH)
−
→ Zn(OH)
2
И в итоге получаются плёнки ZnO 
Zn(OH)
2
→ ZnO + H
2
O 
Полученные таким методом пленки могут быть использованы в качестве 
зародышевых слоев для роста наностержней оксида цинка любым из возможных 
методов. 
Обсуждая рост наностержней непосредственно электрохимическим методом, 
стоит отметить, что, наиболее часто, данный метод используется для синтеза в 
пористых образцах (рисунок 1.5), используемых в качестве темплата [28-30].

---

22 
Рисунок 1.5. Схема получения наностержней оксида цинка в пористой матрице поликарбоната 
и SEM-изображение полученных структур. 
Данный метод, несмотря на все его преимущества, позволяет получать 
наностержни оксида цинка с высокой адгезией к подложке только на проводящих 
слоях, что, несомненно, является его недостатком в сравнении с другим методом, 
который будет рассмотрен ниже.