Электроформованные нановолокна на основе оксида галлия: получение и свойства

Авторы

А.В. Рыбалка ¹ , П.П. Снетков ¹ , С.Н. Морозкина ¹ , А.Е. Романов ¹

¹ Институт перспективных систем передачи данных, Университет ИТМО, Кронверкский проспект, д. 49, лит. А, Санкт-Петербург, 197101, Россия

10.17586/2687-0568-2025-7-2-105-113

Rev. Adv. Mater. Technol., 2025, vol. 7, no. 2, pp. 105–113

Аннотация

В настоящее время нановолоконные полупроводниковые материалы, обладающие большой удельной поверхностью и широкой запрещённой зоной, востребованы в современных технологических процессах: от производства оптоэлектронных устройств до фотокаталитических систем. Оксид галлия (Ga2O3) является одним из наиболее подходящих полупроводников для таких материалов благодаря своим уникальным свойствам, широкой запрещённой зоне (~4,8 эВ) и устойчивости к кислотам. В данном исследовании нановолокна Ga2O3 были получены методом электроформования из полимерных растворов на основе поливинилпирролидона. Процесс получения включал два этапа: электроформование нановолокон, содержащих прекурсор оксида галлия, и последующий отжиг для удаления полимера и формирования оксида галлия. Показано влияние температуры отжига на морфологию волокон и их оптоэлектронные свойства. Полученные результаты служат экспериментальной основой для дальнейшей разработки нановолокон на основе оксидов металлов для создания высокоэффективных устройств.

Ключевые слова

электроформование; нановолокна; оксид галлия; распределение по диаметрам; ширина запрещенной зоны

Финансирование

Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation: FSER-2025-0005

Ссылки

1. J. Zhang, J. Shi, D.-C. Qi, L. Chen, K.H.L. Zhang, Recent progress on the electronic structure, defect, and doping properties of Ga203, APL Mater., 2020, vol. 8, no. 2, art. no. 020906.
2. W. Zhang, Z. Xiang, T. Ma, B. Bian, J. Liu, Y. Wu, Y. Liu, J. Shang, R.-W. Li, Self-supported BGa O3 nanowires and for stretchable solar-blind UV photodetectors, Sci. Rep., 2025, vol. 15, art. no. 17416.
3. H. Zhai, Z. Wu, Z. Fang, Recent progress of Ga2O3-based gas sensors, Ceram. Int., 2022, vol. 48. no. 17, pp. 24213 24233 .
4. J. Hu, B. Yu, J. Zhou, New generation beta-gallium oxide nanomaterials: Growth and performances in electronic devices, Adv. Eng. Mater., 2023, vol. 25, no. 19, art. no. 2300688.
5. J. Wang, W. Fu, W. Xu, M. Wu, Y. Sun, Y. Dai, Oxide nanofibers as catalysts toward energy conversion and environmental protection, Chem. Res. Chin. Uniy., 2021, vol. 37, pp. 366-378 .
6. X. Zhang, J. Zhang, C. Li, X. Zhang, J. Yun, D. Cao, A review on nanofiber-based composites for toxic and flammable gas sensing, Adv. Compos. Hybrid Mater., 2024. vol. 7. art. no. 108.
7. A. Serik, N. Idrissov, A. Baratov, A. Dikov, S. Kislitsin, C. Daulbayev, Z. Kuspanov, Recent progress in photocatalytic applications of electrospun nanofibers: A review, Molecules, 2024, vol. 29, no. 20, art. no. 4824.
8. M. Jędrzejczyk, K. Zbudniewek, J. Rynkowski, V. Keller, J. Grams, A.M. Ruppert, N. Keller, Wide band gap Ga2O3 as efficient UV-C photocatalyst for gas-phase degradation applications, Environ. Sci. Pollut. Res., 2017, vol. 24, pp. 26792-26805 .
9. S. Ganguly, K. Nama Manjunatha, S. Paul, Advances in gallium oxide: Properties, applications, and future prospects, Adv. Electron. Mater., 2025, vol. 11, no. 7, art. no. 2400690.
10. P.P. Snetkov, S.N. Morozkina, I.M. Sosnin, D.A. Bauman, I. Hussainova, A.E. Romanov. Electrospinning as a method for fabrication of nanofibrous photocatalysts based on gallium oxide, Phys. Status Solidi A, 2025, vol. 222, no. 4, art. no. 2400669.
11. P. Makula, M. Pacia, W. Macyk, How to correctly determine the band gap energy of modified semiconductor photocatalysts based on UV-Vis spectra, J. Phys. Chem. Lett., 2018, vol. 9, no. 23. pp. 6814 6817.
12. Y. Zhang, J. Yang, Q. Li, X. Cao, Preparation of Ga2O3 nanoribbons and tubes by electrospinning, J. Cryst. Growth, 2007, vol. 308, no. 1, pp. 180 184.
13. N. Makeswaran, J.P. Kelly, J.J. Haslam, J.T. McKeown, M.S. Ross, C.V. Ramana, Electronic and optical properties of Ga203 nanostructures, ACS Omega, 2022, vol. 7. no. 36. pp. 32816 32826 .
14. F. Shi, H. Qiao, Preparations, properties and applications of gallium oxide nanomaterials - review, Nano Select, 2022, vol. 3, no. 2, pp. 348-373 .

Том 7, № 2

Страницы 105-113

Файлы

текст статьи

аннотация

XML файл

История

Поступила в редакцию: 30 Мая 2025

Принята: 10 Июня 2025

Доступна онлайн: 15 Июня 2025

© 2025 ITMO University.
This is an open access article under the terms
of the CC BY-NC 4.0 license.
Metadata is available under the terms of the CC BY 4.0 license