بررسی اثر پایداری دمای زیرلایه بر کیفیت لایههای روی اکسید در روش لایه نشانی لیزری

نویسندگان

1 گروه فیزیک، دانشکده فیزیک و شیمی، دانشگاه الزهرا، تهران، تهران

2 گروه الکترونیک، دانشکده الکترونیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، تهران

چکیده

روی اکسید ( )ZnOیکی از پرکاربردترین اکسیدهای فلزی نیمرساناست که به دلیل داشتن ویژگیهای منحصر به فرد،
کاربرد فراوانی در ساخ توسایل نوری دارد. ویژگی لایههای تهیه شده از این ماده به صورت مستقیم افزون بر شرایط پرتودهی، به شرایط لایهنشانی آن نیز بستگی دارد. در این مقاله، با هدف بررسی ثبات شرایط ترمودینامیکی بر کیفیت انباشت لایههای ZnOبه روش لایهنشانی لیزر پالسی، مشخصههای حجم و فشار را در حین لایهنشانی ثابت در نظر گرفتیم و با سرد شدن تدریجی زیرلایه، عامل دما را بهعنوان عامل موثر در تغییر شرایط ترمودینامیکی بررسی کردیم. نتایج بدست آمده از بررسی طیف جذب مرئی- فرابنفش و تصاویر میکروسکوپی و SEMنمونهها حاکی از آن است که کیفیت لایهها در شرایط ترمودینامیکی پایدار به صورت موثری بهبود مییابد

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The effects of stable substrate temperature on the quality of ZnO films prepared by pulsed laser deposition

نویسندگان [English]

  • M. Simdar 1
  • F. Hasani 1
  • S.S. Mousavi 1
  • M.A. Basam 2
  • B. Sajad 2
چکیده [English]

Zinc oxide (ZnO) is one of the most widely used semiconductor metal oxides with extensive
applications in the manufacture of optical instruments do to its unique properties. The specificity of the films prepared by the use of this material depends directly on its deposition conditions. In this work, during the preparation of ZnO films by the pulsed laser deposition method, we fixed the volume and pressure parameters and considered the temperature factor as a varied factor by cooling down the substrate temperature to investigate the effect of thermodynamic parameters. The results of UV-visible absorption spectroscopy, microscopic and SEM images of the samples indicate that the quality of the films improves effectively under stable thermodynamic conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pulsed Laser Deposition
  • Zinc oxide
  • Stable Thermodynamic Condition
  • Effects of Temperature
  • Band gap
[1] A. Janotti, C. Van de Walle, “Fundamentals of zinc oxide as a semiconductor”, Reports on progress in physics, 72, 126501-126510,, 2009.

[2] M.W. Zemansky, “Heat and thermodynamics: an intermediate textbook,” 1968.

[3] R. kek, K. Tan, C. H. Nee, S.L. Yap, S. F. Koh, “s of pressure and substrate temperature on the growth of Al-doped ZnO films by pulsed laser deposition,” Materials Research Express, 7, 016414-016420, 2020.

[4] E. Abdel-Fattah, I.A. Elsayed, T. “Fahmy, Substrate temperature and laser fluence effects on properties of ZnO thin films deposited by pulsed laser deposition,” Journal of Materials Science: Materials in lectronics, 29, 19942– 19950, 2018.

[5] Y.W. Sun, Y.Y. Tsui, “Production of porous nanostructured zinc oxide thin films by pulsed laser deposition,” Optical Materials, 29,112- 120, 2007.

[6] R. Kumar, S. Chand “Growth and temperature dependent characterization of pulsed laser deposited Ag/n-ZnO/p-Si/Al heterojunction,” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 25, 4531–4537, 2014.

[7] F. Hassani, M. SimDar, S.S. Mousavi, M.A. Bassam, B. Sajad, “Annealing effects on optical properties zinc oxide (ZnO) thin films,” proceeding of 25th Iranian Conference on optics and phonics (ICOP & ICPET), 25, 661-664, 2019.

[8] M. Liu, X.Q. Wei, Z.G. Zhang, G. Sun, C.S. Chen, C.S. Xue, H.Z. Zhuang, B.Y. Man, “Effect of temperature on pulsed laser deposition of ZnO films,” Applied Surface Science, 252.12, 4321-4326, 2006.

[9] S.Y. Chu, W. Water, J.T. Liaw, “Influence of postdeposition annealing on the properties of ZnO films prepared by RF magnetron sputtering,” J ournal of the European Ceramic Society, 23, 1593-1598, 2003.

[10] S.S. Lin, J.L. Huang, “Effect of thickness on the structural and optical properties of ZnO films by rf magnetron sputtering”, Surface and Coatings Technology, 185, 222-227, 2004.

[11] Ma, S. Liang, H. Wang, X. Zhou, J. Li, L., C. Q. Sun, “Controlling the band gap of ZnO by programmable annealing”, The Journal of Physical Chemistry, 115.42, 20487-20490, 2011.

[12] F. Jyothi, S. M. Dharmaprak, “Sol ageing effect on the structural, optical and electrical properties of Ga-doped ZnO thin films”, Materials Technology, 31.8, 443-447, 2016.

[13] B. L. Zhu, “The effects of substrate temperature on the structure and properties of ZnO films prepared by pulsed laser deposition”, Vacuum, 82, 495-500, 2008.

[13] C. Gumu, O. M. Ozkendir, H. Kavak, Y. Ufuktepe, “Structural and optical properties of zinc oxide thin films prepared by spray pyrolysis method,” Journal of optoelectronics and advanced materials, 8.1,  99-303, 2006.