Fabrication and Tailoring Structural, Optical, and Dielectric Properties of PS/CoFe2O4 Nanocomposites Films for Nanoelectronics and Optics Applications

Mohammed H. Abbas; Hamed Ibrahim; Ahmed Hashim; Aseel Hadi

doi:https://doi.org/10.1007/s42341-024-00524-5

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저자정보: Mohammed H. Abbas (University of Babylon) Hamed Ibrahim (Al-Zahraa University for Women) Ahmed Hashim (University of Babylon) Aseel Hadi (University of Babylon)

저널정보: 한국전기전자재료학회 Transactions on Electrical and Electronic Materials Transactions on Electrical and Electronic Materials Vol.25 No.4

발행연도: 2024.8

수록면: 449 - 457 (9page)

DOI: https://doi.org/10.1007/s42341-024-00524-5

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Cobalt-based ferrite nanocomposites have been envisioned as the most promising materials to be utilized in various optical and electronic devices, including transistors, electronic gates, and photovoltaic cells. Here, a casting method is used to fabricate polystyrene/cobalt ferrite (PS/CoFe2 O4 ) nanocomposite fi lms (NFs) with diff erent CoFe2 O4 nanoparticle contents (0-6.3 wt%), followed by characterizing their chemical, microstructural, optical, and dielectric properties. The absorbance of PS/CoFe2 O4 NFs increases to 70% and the transmittance decreases to 75% at a wavelength of λ = 580 nm when the CoFe2 O4 content increases to 6.3 wt%. Moreover, the absorption coeffi cient increases from 378 cm -1 for pure PS to 630 cm -1 for NFs with CoFe2 O4 content of 6.3 wt% at a photon energy of 4.44 eV. The energy gap of allowed and forbidden indirect transitions is reduced from 3.3 to 2.4 eV and 3.2 to 2 eV when the nanoparticle content increases from 0 to 6.3 wt%. Mean while, the extinction coeffi cient and refractive index show increasing trends at λ = 880 nm, increasing from 0.5 × 10 -3 to 2 × 10 -3 and 1.8 to 2.5, respectively. It is found that the real and imaginary parts of the dielectric constant are enhanced with increasing the CoFe 2 O 4 content.The results of AC electrical properties indicate that the corresponding electrical conductivity and dielectric constant increase by about 58% and 35% with the increase in the CoFe 2 O 4 content at a frequency of 100 Hz. Therefore, the PS/CoFe2 O4 NFsmay pave the way for potential applications in nanoelectronics and nanodevices.

#Cobalt ferrite nanoparticles #Polystyrene #Nanocomposite films #Optical properties #Nanoelectronic devices

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