بررسی برخی خواص الکتریکی لایه های نازک نانو ساختار اکسید روی تهیه شده به روش سل- ژل

چکیده: نظر بر اینکه اکسید روی یک نیم رسانا با گاف باندی پهن می باشد به عنوان یک ماده ی مفید برای گسترش قطعات الکترونیکی و اپتوالکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد. اکسید روی علاوه بر کاربرد به عنوان یک رسانای شفاف و حسگر گازی، در ساخت واریستورها و سلولهای خورشیدی مورد استفاده قرار می گیرد. روش سل- ژل یک روش ساده، کم هزینه و جذاب برای تهیه لایه های نازک اکسید روی بوده و امکان تهیه لایه هائی با سطوح بزرگ و یکنواخت برای کاربردهای صنعتی را فراهم می کند. در این کار تجربی برای تهیه لایه های نازک اکسید روی از روش سل- ژل و غوطه وری در سلی از محلولهای زینک استات دی هیدرات، ایزوپروپانول و دی اتانول آمین به ترتیب به عنوان ماده اولیه، حلال و پایدارساز استفاده شده است. قبل از بررسی خواص فیزیکی، لایه ها تحت عملیات حرارتی قرار گرفته-اند تا کیفیت آنها بالا رود. در این پروژه، لایه های نازک اکسید روی با استفاده از روش سل- ژل و از سلی با غلظت 1.15 مول بر لیتر و با ضخامت بهینه تهیه و در دماهای به ترتیب 450 ، 550 و 600 درجه سانتیگراد بازپخت شده اند و پس از بازپخت، برخی از پارامترهای الکتریکی مانند مقاومت ویژه، رسانندگی الکتریکی، ضریب ثابت هال و گاف باندی برای نمونه هایی که در سه دمای مختلف بازپخت شده اند، اندازه گیری و نتایج باهم مقایسه شده اند. ضمناً ساختار لایه ها که در سه دمای مختلف بازپخت شده اند با استفاده از xrd و sem مورد بررسی قرار گرفته اند. منحنی طیف های عبوری حاصل از فیلم ها نشان می دهد که در ضخامت های پایین، درصد عبور بالا بوده و با افزایش ضخامت، فیلم ها کدرتر شده و درصد عبور کاهش می یابد، همچنین گاف باندی با افزایش دمای بازپخت کاهش می یابد. تحلیل های xrd نشان می دهند که ساختار فیلم های تهیه شده چند بلوری بوده و فیلم ها دارای ساختار نانوکریستال با اندازه دانه های بین 15 تا 50 نانومتر بوده و در حالت پودری اندازه دانه ها تا 90 نانومتر می رسد و با افزایش دمای بازپخت، قطر دانه ها بزرگتر شده و ساختار فیلم ها منظم تر و بلورینگی افزایش و میزان تخلخل ها کاهش می یابد. نتایج حاصل از اندازه گیری رسانندگی در دماهای مختلف با استفاده از یک زمپا نشان می دهند که با افزایش دما رسانندگی افزایش و مقاومت ویژه کاهش می یابد، زیرا zno یک نیمرسانای نوع n است که در آن تعداد حاملها با افزایش دما، افزایش پیدا می کند. نتایج حاصل از اندازه گیری ضریب ثابت هال حاکی از این است که این ضریب با افزایش دمای بازپخت کاهش پیدا می کند که به دلیل افزایش بلورینگی در ساختار فیلم هاست. نتایج حاصل از میکروسکوپ الکترونی sem بیانگر افزایش بلورینگی و نظم شبکه کریستالی اکسید روی و نیز افزایش اندازه دانه ها به دلیل افزایش دمای بازپخت می باشد.