بررسی برخی خواص ساختاری ، اپتیکی والکتریکی فیلم های نازک اکسیدروی تهیه شده به روش سل-ژل

اکسید روی یک نیمه رسانای نوع n- با محدوده گاف انرژی پهن ev4/3-2/3 می باشد. چون اکسید روی دارای فاصله بین ترازی پهن درمحدود? مرئی است، بعنوان یک ماده مفید برای گسترش قطعات الکترونیکی و اپتوالکترونیکی مانند رساناهای شفاف، حسگرهای گازی? واریستورها، دستگاه های موج اکوستیکی سطح(saw) ، همچنین در ساخت سلولهای خورشیدی نیز به کار می رود. روش های متعددی برای تهیه فیلم های نازک اکسید روی با توجه به محدوده? وسیع کاربردهایشان وجود دارد: کندوپاش پلاسمایی، روش تبخیر با استفاده ازپرتو لیزر، اسپری پیرولیزشیمیایی، و روش سل- ژل و غیره. از میان روشهای فوق? فرایند سل– ژل یک روش جذاب بوده و امکان تهیه لایه نشا نی با ابعاد بزرگ? کم هزینه و با شفافیت بالا را برای کاربرد درتکنولوژی فراهم می کند. روش سل-ژل که روش مناسبی برای پوشش فیلم های نازک می باشد اخیراً توانسته است جایگاه خوبی را در بین روشهای مختلف لایه نشا نی پیدا کند. در این کار تجربی فیلم های نازک اکسید روی با استفاده از روش سل-ژل و بکارگیری تکنیک غوطه وری بر روی زیرلایه های شیشه ای تهیه شده اند. در این تحقیق? از زینک استات دی هیدرات بعنوان ماده اولیه و از محلول های ایزوپروپانول و دی اتانول امین بترتیب بعنوان حلال و پایدارساز استفاده شده است. فیلم های نازک اکسید روی که با این روش تهیه می شوند در محدوده? بالای 400 نانومتر شفاف بوده و دارای لبه های جذب تیزی درحوالی های 380 و390 نانومتر(فرابنفش) می باشند. ضخامت فیلم هایی که تهیه شده اند در محدوده? 250 تا700 نانومتر می باشد. قبل از بررسی هر نوع خواص فیزیکی? فیلم ها تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند تا سطح کاملاً صاف و یکنواختی را داشته باشند. برخی از خواص الکتریکی بوسیله پروپ چهارسوزنی و میکروسکوپ الکترونی? خواص اپتیکی بوسیله بیناب نمائی نوری فرابنفش–مرئی ((uv–vis و خواص ساختاری بوسیله پراش سنجی پرتوایکس (xrd) بررسی گردید. فیلم های تهیه شده با این روش قبل از حرارت دادن دارای ساختاری آمورف می باشند که بعد از بازپخت بلورین شده وعبوری بالای85 درصد را نشان می دهند و با افزایش دمای عملیات حرارتی تا c° ?600 می توان کیفیت ساختار فیلم ها را بالا برد. در این تحقیق، چهار نوع فیلم با غلظت های 6/0، 8/0، 1 و 2/1 مول بر لیتر تهیه شده و در دماهای 450، 550 و 600 درجه سانتیگراد بازپخت شده اند. نتایج حاصل ((xrd برای هر کدام از فیلم ها با غلظت های مختلف نشان می دهد که در غلظت های پایین تحلیل های((xrd پیکی را نشان نداده و ساختار فیلم حاصل آمورف می باشد. با افزایش غلظت، ساختار فیلم بهتر شده و بااستفاده از پراش سنج پرتو ایکس پیک های اکسیدروی مشاهده می شود، بطوری که با افزایش دمای بازپخت جهت (101) نسبت به بقیه جهت ها غالب می باشد. منحنی طیف های عبوری حاصل از فیلم ها نشان می دهد که در غلظت های پایین درصد عبوری 90-85 بوده و با افزایش غلظت، فیلم ها کدرتر شده و درصد عبوری نیز کاهش می یابد. برای بررسی های میکروسکوپی، دو نوع فیلم با غلظت های 1و 2/1 مول بر لیتر بازپخت شده در دماهای 450، 550 و 600 درجه سانتیگراد تهیه گردید. نتایج نشان می دهد فیلم های تهیه شده دارای ساختار منظم می باشند و با افزایش دمای بازپخت میزان تخلخل کاهش یافته، بلورینگی افزایش و اندازه دانه ها بزرگتر شده و فیلم انبوه تر می شود. میانگین اندازه دانه ها برای فیلم ها با غلظت های 1و 2/1 مول بر لیتر بترتیب 47 و 68 نانومتر می باشد و فیلم ها ساختار نانوکریستالی دارند. نتایج حاصل از پروپ چهارسوزنی نشان می دهد که با افزایش دمای بازپخت با افزایش مقاومت، مقدار مقاومت ویژه فیلم ها افزایش و میزان رسانندگی کاهش می یابد.