光学和热蒸发了氧化锌薄膜的结构特性对聚对苯二甲酸乙二醇酯基质

文摘

氧化锌薄膜的不同厚度从100到300海里准备在聚对苯二甲酸乙二醇酯基板在真空热蒸发约托。x射线衍射模式确认适当的材料的形成阶段。从原子力显微镜(AFM)图像,发现电影的均方根粗糙度表面增加随着膜厚度的增加。氧化锌在宠物基质的光学特性是通过使用紫外-可见分光光度计的光传输方法。氧化锌薄膜的光学带隙值略有下降随着膜厚度的增加。

1。介绍

氧化锌是一种重要的宽带差距族化合物半导体材料和天然的n型电导体。氧化锌薄膜被用于各种各样的应用程序,比如在透明导电薄膜和窗口材料在太阳能电池的应用程序中,由于其高的光透射率在可见光区域1]。最近,氧化锌材料吸引了更多对光电设备的应用程序,如发光二极管、激光二极管、压电传感器、晶体管、散装声波设备,acoustic-optical设备和荧光粉(2]。

有不同的方法可以制备氧化锌,如射频磁控溅射(3),化学气相沉积(4),溶胶-凝胶法(5),原子层沉积(6],喷雾热解法[7)、脉冲激光沉积(8),和热蒸发9]。各种方法,真空蒸发技术是适用于制备氧化锌薄膜广泛应用。

这个运动对柔性聚合物基质是获得大量的利益10- - - - - -12),因为他们可以提供优势如重量轻、高耐冲击性和可伸缩的精密卷绕对位的准备过程。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)被选为衬底在这项研究因为宠物是一个低成本、高传播材料。

在这个工作中,氧化锌薄膜的结构和光学特性与不同厚度从100到300纳米,增长了热蒸发技术在宠物基质进行了研究。厚度的光学特性的影响,准备电影也进行了研究。

2。实验的细节

在这个实验中,250年μ米厚的宠物基质获得Penfibre Sdn。有限公司(电影部门)。宠物基板被完全沉浸在第一次清洗鲜美90在室温(25°C) 10分钟去除污染。清洗过程后,所有的基板与去离子水冲洗(DIW)删除90年去杂质残留。样本然后蘸异丙醇(IPA)在室温(25°C)和激动温和的超声功率为10分钟。样本再蘸DIW然后干氮(N₂超声波清洗后)气体。

氧化锌薄膜的不同厚度之间的100和300海里准备在宠物热蒸发技术在真空中基质的3×10⁻⁵托。爱德华兹Auto306蒸发器系统,利用常见的扩散和旋转泵疏散高真空室,由一个封闭的钟罩。晶片在真空室的顶部加载而钨船是用来保存熔融蒸发的氧化锌。氧化锌的来源(99.9%的纯)粉被加载到一个钨坩埚真空。沉积之前,氧化锌和钨的船都用酒精清理删除任何污染和干使用氮气。真空室被疏散到3×10⁻⁵托之前被加热源。3.0船钨加热使用直流电10秒钟融化氧化锌。当前慢慢提高到8.0,直到所有的氧化锌消失了。底物被等待几分钟后冷却室。不同粗细的电影准备通过不同个体蒸发会话。氧化锌薄膜的厚度是发现使用光学反射计(模型:Filmetrics F20)。晶体结构的氧化锌薄膜沉积在宠物基质决定使用高分辨率X射线衍射仪系统(模型:PANalytical X 'Pert PRO MRD PW3040)。氧化锌薄膜的成分和能量色散x射线(EDX)分析估计(LV模型:地产- 6460)。

氧化锌薄膜的表面形态进行了研究使用原子力显微镜(AFM);模型:超目标)。氧化锌薄膜的光学性质特征沉积在PET基体使用紫外分光光度计(u - 2000模型:日立)。

3所示。结果与讨论

3.1。结构特征

图1显示了ZnO薄膜真空蒸发的XRD谱在宠物基质。这个频谱得到了在室温下对氧化锌薄膜的厚度300海里。观察宠物的主要峰值对应于衬底在2θ26°角(13- - - - - -16];它有一个非常高的强度。根据图1,所有的山峰氧化锌薄膜可以索引的六角纤锌矿结构氧化锌(JCPDS卡片。01-089-0510,纳米和海里)。

图2显示了EDX结果氧化锌薄膜沉积在宠物基质。EDX分析证实了锌的构成和O在氧化锌薄膜。碳的存在频谱峰值是由于宠物衬底。

AFM图像的氧化锌薄膜的表面形态沉积在宠物基质如图3。产品的表面氧化锌薄膜显然是光滑的。均方根(RMS)表面粗糙度为13.07 nm的电影,电影15.36和16.23 nm 100到300纳米的厚度,分别。这些结果表明,氧化锌薄膜的表面质量在PET基体改进膜厚度降低了。在所有情况下,锥形特征清楚地看到这部电影表面上表面粗糙度的原因。重要的是要注意,表面平滑度是一个高度为涂料所需的参数,用于光学应用程序,因为它减少了反射损失由于roughness-induced表面散射(17]。

3.2。光学特性

厚度的影响对氧化锌薄膜的光学特性进行了研究。氧化锌薄膜的光学透过率光谱PET基体上沉积不同厚度的图所示4。所有这些电影具备良好的光学透过率(超过80%)中的可见光和近红外范围内。可见范围的高传播使这些电影材料在太阳能电池的透明窗口的优秀候选人。氧化锌薄膜的传播随着厚度的增加而减少;类似的行为涉及降低电影的传播随着膜厚度的增加已经在文献中报道(18,19]。

众所周知,半导体氧化锌是一个直接的差距。光学带隙决心通过分析光学数据与光学吸光度的表情吗和光子能量(20.]: 在哪里是普朗克常数,是辐射频率,是一个常数。光学带隙值()可以通过策划()²;是光子能量,如图5。随着膜厚度的增加从100年到300海里,光学带隙逐渐减少的值从3.45到3.375 eV,类似于其他报告(21]。

4所示。结论

氧化锌薄膜的不同厚度准备在宠物基质的热蒸发技术。氧化锌薄膜的特点,通过各种工具进行调查。电影PET基体上沉积的XRD模式显示适当的六角氧化锌的形成。从AFM图像,发现电影的均方根粗糙度表面增加随着膜厚度的增加。氧化锌薄膜的光学带隙值随着膜厚度的增加而减少。观察的光学性质均匀的电影氧化锌在宠物基质表明他们可能被用作太阳能电池窗口层。

确认

本文得到了Nano-Optoelectronic研究实验室(N.O.R)学院的物理学,马来西亚理科大学()批准号1001 / PFIZIK / 814010。m·g·法拉吉希望感谢中国高等教育的库尔德斯坦地区政府/伊拉克和伊拉克Koya /大学授予他一个奖学金出国追求博士学位。

引用

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