Международный научно-образовательный электронный журнал «образование и наука в XXI веке». Выпуск №20 (том 5)

Результаты и обсуждение. 
На начальном этапе работы были определены размеры 
наночастиц оксида никеля в растворе, что показали размеры 88 % частиц составляли 24 нм. 
Также исследовались электрические свойства синтезированных пленок. Для этого через маски 
напылялись тонкие пленки прямоугольной геометрии длиной 
l 
= 10 mm и шириной 
w 
= 2 mm, 
в сущности — тонко- пленочные резисторы. Далее к боковым сторонам прямоугольников 
были напаяны индиевые контакты. После этого измерялись ВАХ всех образцов и вычислялось 
сопротивление пленок 
R
. Кроме этого исследовались оптические характеристики пленок. 
Определение края полосы поглощения в диапазоне длин волн 200−400 nm позволило 
вычислить величину ширины запрещенной зоны образцов. На рис. 1. проиллюстрирована 
зависимость ширины запрещенной зоны оксида никеля. Отметим, что ширина запрещенной 
зоны NiO лежит в пределах 3
.
8−4.18 eV, который хорошо согласуется с литературными 
данными [13],
а б 
Рис. 1. 
Энергия запрещенной зоны оксида никеля полученные при различных условиях 
а) и б) 
Второй важнейшей характеристикой транспортного слоя СЭ является его прозрачность. 
По этому в работе анализируются данные оптической УФ-спектроскопии пленочных образцов 
NiO
х
различной толщины и отожженных на воздухе при одинаковых температурах (300 °С). 
По данным УФ-спектроскопии, ширина запрещенной зоны –Е
g
для образцов NiO
х
, 
окисленных при 300 °С, зависит от их толщины (рис. 2). 
Рис. 2.
УФ-спектры пленочных образцов NiO
х
с различным количеством слоев, полученные 
при температуре отжига 300 °С: Красный и голубой – без ITO, 3 слоя NiO
х
; фиолетовый и 
темно синий - 7 слоев; зеленый - 5 слоев; коричневый - 3 слоя.
Количественной мерой поглощения света в объеме материала является коэффициент 
экстинкции. Для определения спектральной зависимости коэффициента экстинкции и оценки 
прозрачности пленок были измерены спектры их отражения (R) и пропускания (T) в видимой 

---

361 
и ближней инфракрасной областях спектра, и, согласно закону Бугера−Ламберта, рассчитаны 
коэффициенты поглощения (α) и экстинкции (k), используя следующие выражения: 
T = (1 − R) exp(−αd), (1) 
k = αλ/4π, 
(2) 
где d — толщина пленки, λ — длина волны падающего излучения. В нашем случае 
коэффициент экстинкции для тонко пленочная оксида никеля равен 111111. Для 
использования тонких пленок в качестве транспортных слоев в составе СЭ необходимо найти 
баланс между прозрачностью и электронной структурой, и электрическими свойствами слоя.
Данные, рентгеноструктурного анализа, показывают значения соответствующие 
литературными данными (Рис. 3). Метод Дебая-Шеррера или рентгеновский фазовый анализ 
является наиболее используемым при исследовании структуры наноматериалов, их фазового 
состава, определения размеров частиц используя классическое уравнение Дебая-Шеррера для 
определения размеров кристаллитов в материале (размеров областей когерентного рассеяния) 
по интегральным уширениям пиков на рентгенограммах: 



cos



n
D
; 
Здесь, n=1; 

=2 mm

0.4 градуса; 

(rad)=0.0069; 

=38 градус; 

=1.5418·10
-10
м 
Отсюда получается средний размер кристаллиты оксида никеля D=28.3 nm. 
Рис. 3.
Рентгенограмма оксида никеля. 
Также с помощью АСМ была проведена оценка шероховатости поверхности. 
Шероховатости синтезированных пленок отличаются друг от друга не более чем на 0.5 nm. 
Отметим, что поверхности имеют низкую шероховатость, среднеквадратичное значение 
которой лежит в интервале 0
.
85−1
.
46 nm (Рис. 4). Гладкость поверхности осажденных пленок 
позволяет обеспечить качественное нанесение на них растворов перовскитов. Для 
систематизации результатов работы в таблице приведены значения измеренных и 
рассчитанных в ходе работы величин для пленок NiO, полученных при различных 
технологических параметрах процесса спинингговангия: величина среднеквадратичной 
шероховатости, удельное сопротивление, ширина запрещенной зоны и размеры кристаллиты. 
Таблица 1. 
Среднеквадратичная 
шероховатость 
Удельное 
сопротивление 
Ширина 
запрещенной зоны 
Размеры 
кристаллиты 
0
.
85−1
.
46 nm 
10 Om 
3
.
6−4 eV. 
28,3 nm