18898

۱۸۸۹۸

بررسي و تهيه لايه هاي اكسيد روي دوپ شده با مواد نانوساختار به روش كندوپاش مغناطيسي

كارشناسي ارشد

فيزيك حالت جامد

ارديبهشت ۱۳۹۷

دكتر محمدرضا زماني ميميان

دكتر محسن بابامرادي

فيزيك

در اين پژوهش لايه‌هاي اكسيد روي آلاييده با مس و موليبدن بر روي زيرلايه كوارتز به روش كندوپاش مغناطيسي همزمان (co-sputtering) انباشت شدند. الگوي پراش اشعه ايكس (XRD)، شبكه هگزاگونال اكسيد روي و جهت‌گيري كريستالي در راستاي (002) را نشان مي‌دهد و همچنين طيف‌سنجي پراش انرژي پرتو ايكس (EDS) حضور Mo و Cu به عنوان ناخالصي در شبكه ميزبان را تأييد مي‌كند. لايه‌هاي مورد نظر در دماهاي 100 ، 200، 400 و 800 درجه سانتيگراد هر كدام به مدت 90 دقيقه مورد بازپخت قرار گرفتند و تأثير دماي بازپخت بر روي مورفولوژي سطح ، خواص الكتريكي و اپتيكي لايه‌ها مورد بررسي قرار گرفت. نتايج اندازه‌گيري مقاومت الكتريكي به كمك پروب چهارنقطه‌اي (4-Point) نشان مي‌دهد كه مقدار مقاومت الكتريكي نمونه‌ها پس از بازپخت افزايش مي‌يابد. مورفولوژي سطح و ضخامت لايه‌ها توسط آناليز ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مورد بررسي قرارگرفت. به كمك داده‌هاي آناليز AFM طول همبستگي و ارتفاع مؤثر ناهمواري‌هاي سطح لايه‌ها محاسبه شد و نتايج نشان مي‌دهد كه با بازپخت نمونه‌ها ارتفاع مؤثر ناهمواري‌هاي سطح افزايش مي‌يابد. همچنين با اندازه‌گيري طيف جذبي لايه‌ها به كمك طيف‌سنجي فرابنفش- مرئي (UV-Vis)، گاف انرژي اكسيد روي آلاييده در بازه 10/3 تا 24/3 الكترون ولت اندازه‌گيري شد. واژه‌هاي كليدي: كندوپاش مغناطيسي، اكسيد روي، ناخالصي، بازپخت.

1397/03/07

5/28/2018 12:00:00 AM

In this study, molybdenum- and copper-doped zinc oxide layers prepared by co-sputtering method on quartz substrate. The x-ray diffraction pattern (XRD) indicated the hexagonal zinc oxide lattice and the crystalline orientation in the (002) direction, as well as the X-ray energy spectroscopy (EDS), confirmed the presence of Mo and Cu as a doping material in host lattice. Then the layers annealed in 90 min at 100, 200, 400 and 800 ° C. Effect of annealing temperature on surface morphology, electrical and optical properties of the layers was investigated respectively. The measurement results of electrical resistance using a four-point probe technique indicated that after annealing, the samples electrical resistivity increased. The surface morphologies and thickness of the layers was investigated by atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM). Using AFM analysis data, the correlation length and effective height of the surface roughness were calculated and the results show that annealing increased the effective height of surface roughness. Transmission and absorption spectra were measured with using of UV-VIS spectroscopy analysis. The optical direct band gap of ZnO thin films was calculated to be about 3.10-3.24 eV. Keywords: zinc oxide, co-sputtering, doped, anneal.