Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2024, 15 (4), 520–529
Phase formation of nanosized InGaZnO4 obtained by the sol-gel method with different chelating agents
Gleb M. Zirnik – Moscow Institute of Physics and Technology, Dolgoprudny; St. Petersburg State University, St. Petersburg, Russia
Alexander S. Chernukha – Moscow Institute of Physics and Technology, Dolgoprudny; St. Petersburg State University, St. Petersburg; South Ural State University, Chelyabinsk, Russia
Daniil A. Uchaev – South Ural State University, Chelyabinsk, Russia
Ibrohimi A. Solizoda – Moscow Institute of Physics and Technology, Dolgoprudny; St. Petersburg State University, St. Petersburg, Russia; Tajik National University, Dushanbe, Tajikistan
Svetlana A. Gudkova – Moscow Institute of Physics and Technology, Dolgoprudny; St. Petersburg State University, St. Petersburg, Russia
Nadezhda S. Nekorysnova – Moscow Institute of Physics and Technology, Dolgoprudny, Russia
Denis A. Vinnik – Moscow Institute of Physics and Technology, Dolgoprudny; St. Petersburg State University, St. Petersburg; South Ural State University, Chelyabinsk, Russia
Corresponding author: Denis A. Vinnik, vinnikda@susu.ru
DOI 10.17586/2220-8054-2024-15-4-520-529
ABSTRACT The production of nano-sized semiconductor oxide materials, such as indium-gallium-zinc oxide (IGZO), will make it possible to use it for the transistors manufacture using printing methods. The sol-gel method is one of the widely known and used methods for producing nano-sized oxide materials. As is known, a chelating reagent (complexing agent) can influence both the synthesis process and the final phase composition. The results of sol-gel synthesis with various chelating reagents: citric acid, ethylene glycol, oxalic acid, urea, glycerol and sucrose are presented. The samples were studied by X-ray diffraction. It was found that ethylene glycol and glycerol as chelating reagents make it possible to obtain a homogeneous crystalline material at 900 °C with a YbFe2O4-type structure, R-3m (166) space group. Unit cell parameters and crystallite size (Halder-Wagner method) for InGaZnO4 single-phase samples were calculated.
KEYWORDS indium-gallium-zinc oxide, In-Ga-Zn-O, IGZO, sol-gel method, complexing agent, chelating reagent, phase formation, nanomaterial
ACKNOWLEDGEMENTS This study represents an integration of two diverse projects supported by the Russian Science Foundation (No. 24-19-00468; conceptualization, comparative analysis of the chelating agents influence on the synthesis processes, as well as the synthesis and detailed characterization of samples IGZO-3, IGZO-4, IGZO-5, IGZO-6) and the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (Goszadaniye No. 075-03-2024-117, project No. FSMG-2024-0028; syntheses of IGZO-1 and IGZO-2 and its characterization).
FOR CITATION Zirnik G.M., Chernukha A.S., Uchaev D.A., Solizoda I.A., Gudkova S.A., Nekorysnova N.S., Vinnik D.A. Phase formation of nanosized InGaZnO4 obtained by the sol-gel method with different chelating agents. Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2024, 15 (4), 520–529.
[In Russian] Зирник Г. М., Чернуха А. С., Учаев Д. А., Солизода И. А., Гудкова С. А., Некорыснова Н. С., Винник Д. А.
Фазообразование наноразмерного InGaZnO4 полученного золь-гель методом с различными комплексообразователями
АННОТАЦИЯ Получение наноразмерных полупроводниковых оксидных материалов, каким является тройной оксид индия-галлия-цинка, позволит применить последний для изготовления транзисторов перспективными печатными методами. Золь-гель метод является одним из широко известных и используемых методов получения наноразмерных оксидных материалов. Известно, что использование комплексообразователя влияет на ход синтеза и фазовый состав конечного продукта. В статье представлены результаты исследования процесса золь-гель синтеза с рядом нескольких комплексообразователей: лимонной кислотой, этиленгликолем, щавелевой кислотой, мочевиной, глицерином и сахарозой. Образцы исследованы методом рентгенофазового анализа. Установлено, что использование этиленгликоля и глицерина позволяет после нагревания до 900 °С получить однофазный кристаллический материал со структурой типа YbFe2O4 и пространственной группой R-3m (166). Для однофазных образцов рассчитаны параметры элементарной ячейки, также по методу Гальдера-Вагнера оценён размер области когерентного рассеяния (кристаллитов).
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА оксид индия-галлия-цинка, In-Ga-Zn-O, золь-гель метод, комплексообразователь, хелатирующий реагент, фазообразование, наноматериал
