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Improvement of photocatalytic performance and sensitive ultraviolet photodetectors using AC-ZnO/ZC-Ag2O/AZ-CuO multilayers nanocomposite prepared by spin coating method

Verbesserung der photokatalytischen Leistung empfindlicher Ultraviolett-Photodetektoren unter Verwendung von AC-ZnO/ZC-Ag2O/AZ-CuO-Multilayer-Nanokompositen abgeschieden durch Rotationsbeschichtung

  • Morphological and optical properties of a multilayer film (CAZO/CZAO/ZACO) prepared by spin-coating method and deposited on a glass substrate were evaluated. The study was initially carried out for each layer, individually and then as a multilayer subsequently. Structural properties using X-ray diffraction (XRD), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), infrared spectra (IR) and X-ray photoelectron Spectroscopy (XPS) showed the presence of three phases of zinc, copper and silver oxides at different levels. The CZAO sample observed with scanning electron microscope (SEM) showed an excellent porous surface with a large deformation in the multilayer configuration. Doping with zinc and copper in the silver crystal lattice improved the crystal structure and reduced the optical energy gap, thus increasing the optical absorbance and refractive index. The dielectric constants and showed an increase in the optical polarization values for lower photonic energies. The maximum degradation rate for photocatalysts of methylene blue was 89 % forMorphological and optical properties of a multilayer film (CAZO/CZAO/ZACO) prepared by spin-coating method and deposited on a glass substrate were evaluated. The study was initially carried out for each layer, individually and then as a multilayer subsequently. Structural properties using X-ray diffraction (XRD), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), infrared spectra (IR) and X-ray photoelectron Spectroscopy (XPS) showed the presence of three phases of zinc, copper and silver oxides at different levels. The CZAO sample observed with scanning electron microscope (SEM) showed an excellent porous surface with a large deformation in the multilayer configuration. Doping with zinc and copper in the silver crystal lattice improved the crystal structure and reduced the optical energy gap, thus increasing the optical absorbance and refractive index. The dielectric constants and showed an increase in the optical polarization values for lower photonic energies. The maximum degradation rate for photocatalysts of methylene blue was 89 % for a 5-h exposure period with CAZO/CZAO/ZACO while it reached 71 % for the CZAO sample during the same time period. The sensitivity of samples to light proved that the presence of ultraviolet radiation increases the number of holes trapped by oxygen ions and causes more free electrons and contribute to a better production of photocurrent than in darkness.show moreshow less
  • Die morphologischen und optischen Eigenschaften eines mehrlagigen Films (CAZO/CZAO/ZACO), der im Rotationsbeschichtungsverfahren hergestellt und auf ein Glas-Substrat aufgebracht wurde, wurden bewertet. Die Studie wurde zunächst für jede Schicht einzeln und anschließend als Multilagenbeschichtung durchgeführt. Die strukturellen Eigenschaften mittels Röntgenbeugung (XRD), energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDS), Infrarotspektren (IR) und Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) zeigten das Vorhandensein von drei Phasen aus Zink-, Kupfer- und Silberoxiden auf verschiedenen Ebenen. Die mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) untersuchte CZAO-Probe zeigte eine ausgezeichnete poröse Oberfläche mit einer großen Verformung in der Multischichtkonfiguration. Die Dotierung des Silberkristallgitters mit Zink und Kupfer verbesserte die Kristallstruktur und verringerte die optische Energielücke, wodurch sich die optische Absorption und der Refraktionsindex erhöhten. Die Dielektrizitätskonstanten und die optischen Polarisationswerte stiegenDie morphologischen und optischen Eigenschaften eines mehrlagigen Films (CAZO/CZAO/ZACO), der im Rotationsbeschichtungsverfahren hergestellt und auf ein Glas-Substrat aufgebracht wurde, wurden bewertet. Die Studie wurde zunächst für jede Schicht einzeln und anschließend als Multilagenbeschichtung durchgeführt. Die strukturellen Eigenschaften mittels Röntgenbeugung (XRD), energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDS), Infrarotspektren (IR) und Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) zeigten das Vorhandensein von drei Phasen aus Zink-, Kupfer- und Silberoxiden auf verschiedenen Ebenen. Die mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) untersuchte CZAO-Probe zeigte eine ausgezeichnete poröse Oberfläche mit einer großen Verformung in der Multischichtkonfiguration. Die Dotierung des Silberkristallgitters mit Zink und Kupfer verbesserte die Kristallstruktur und verringerte die optische Energielücke, wodurch sich die optische Absorption und der Refraktionsindex erhöhten. Die Dielektrizitätskonstanten und die optischen Polarisationswerte stiegen bei niedrigeren Photonenergien an. Die maximale Abbaugeschwindigkeit der Photokatalysatoren für Methylenblau betrug 89 % bei einer 5-stündigen Belichtungszeit mit CAZO/CZAO/ZACO, während sie bei der CZAO-Probe im gleichen Zeitraum 71 % erreichte. Die Lichtempfindlichkeit der Proben beweist, dass das Vorhandensein von ultravioletter Strahlung die Anzahl der von Sauerstoffionen eingefangenen Löcher erhöht und mehr freie Elektronen verursacht, die zu einer besseren Produktion von Photostrom beitragen als bei Dunkelheit.show moreshow less

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Metadaten
Author: Bouras Dikra, Mamoun FellahORCiD, Regis BarilleORCiD, Prof. Dr.-Ing. Sabine WeißORCiD, Mohammed Abdul Samad, Alhanouf AlburaikanORCiD, Hamiden Abd El-Wahed KhalifaORCiD, Aleksei ObrosovORCiD
DOI:https://doi.org/10.1016/j.jsamd.2023.100642
ISSN:2468-2179
Parent Title (English):Journal of science: advanced materials and devices
Publisher:Elsevier
Place of publication:Amsterdam
Document Type:Scientific article
Language:English
Year of Completion:2023
Year of first Publication:2024
Release Date:2024/04/11
Tag:Multilagenbeschichtung CAZO/CZAO/ZACO; Nanokompositen; Nanostrukturen; Photokatalyse; Rotationsbeschichtung
Multilayer CAZO/CZAO/ZACO; Nanocomposites; Nanostructures; Photocatalysis; Photodetector
GND Keyword:Nanokomposit; Mehrschichtsystem; Beschichtung; Fotokatalyse; Photodetektor
Volume:9
Issue:1
Article Number:100642
Fundername (not EU):Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) / Open-Access-Publikationskosten (2023 -2025) / 512881332
Institutes:Fakultät 3 Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme / FG Metallkunde und Werkstofftechnik
Licence (German):Creative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
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