Uning mukammal strukturaviy va optik xususiyatlari tufayli

1.Kirish

Uning mukammal strukturaviy va optik xususiyatlari tufayli

sifatida yupqa rux oksidi (ZnO) plyonkalari keng qo'llaniladi

quyosh batareyalari [1], gaz datchiklari [2], LEDlar

(LED), lazer tizimlari [3] va shaffof elektrodlar [4].

Bundan tashqari, ularni turli usullar bilan olish mumkin,

magnetronli chayqalish [5], reaktiv bug'lanish kabi

[6], kimyoviy bug'larning cho'kishi (CVD) [7], impulsli lazer

cho'kma (PLD) [8] va buzadigan amallar piroliz [9].

Bu usullar orasida, buzadigan amallar piroliz usuli

oddiylik, xavfsizlik va kabi qator afzalliklarga ega

uskunalar va xom ashyoning arzonligi.

Sink oksidi to'g'ri katta bo'shliqqa ega yarimo'tkazgichdir

va, qoida tariqasida, vurtsit tuzilishida kristallanadi [10].

Biroq, o'lchami, don yo'nalishi va sirt sifati material tayyorlangan sharoitga va turli xil ishlov berish usullariga bog'liq.

bajarilsin. Haqiqatan ham, yarimo'tkazgich materiallarining sirt holatlari sirt elektron xususiyatlarini yaratadi, buning uchun

ularning begona elementlar bilan o'zaro ta'siri ko'pincha sezilarli darajada ta'sir qiladi.

Ushbu tadqiqotda biz ta'sirini o'rganib chiqdik

Sn doping nisbatlarining kengroq diapazoni (10% gacha) qalay qo'shilgan sink oksidi yupqa plyonkalarning strukturaviy va optik xususiyatlariga ta'sir qiladi

ultratovushli püskürtme bilan qo'llaniladi. Bundan tashqari, nozik

ZnO plyonkalari ultratovushli püskürtme bilan qo'llanilgan

suvsiz dastlabki eritma [11].

Kristallar ustida keng ko'lamli tadqiqotlar olib borildi

doplangan yupqa ZnO plyonkalarining tuzilishi, optik o'tkazuvchanligi

buzadigan amallar piroliz usullari bilan olingan [12].

Biroq, optik konstantalar bo'yicha kam tadqiqotlar mavjud va

ZnO bilan biriktirilgan yupqa plyonkalarning yutilish koeffitsienti. Ushbu maqolada biz

yotqizilgan ZnO yupqa plyonkalarning strukturaviy va optik xususiyatlariga Sn ning turli foizli ta'sirini o'rganish.

buzadigan amallar piroliz orqali.

2. Eksperimental

Filmlar yordamida shisha substratlarda o'stirildi

odatiy buzadigan amallar piroliz tizimi. Stok eritmasi

0,1 molyar rux asetat tuzidan iborat (Zn

(CH3COO) 2 2H2O) metanolda suyultiriladi. Sn doping

ga oz miqdorda (SnCl2 2H2O) qo'shilishi bilan erishiladi

yechim. Qo'shilgan qotishma manbasining og'irligi

zarur Sn / Zn nisbati funktsiyasi sifatida hisoblanadi.

Ikkinchisi 0% dan 10% gacha bo'lgan. Tayyorlangan

keyin eritma yordamida isitiladigan shisha tagliklarga püskürtülür

o'zgartiradigan ultratovushli nebulizatsiya tizimi (Sonics).

suyuqlik bir hil va mayda hosil bo'lgan oqimga aylanadi

o'rtacha diametri 40 mikron bo'lgan tomchilar (ishlab chiqaruvchi tomonidan ko'rsatilgan). Substrat harorati 350C edi.

Mualliflik huquqi © 2012 SciRes. JMP1782 N. CHAHMAT va boshqalar.

Spray piroliz shaffof va olish uchun eng ko'p qo'llaniladigan usullardan biridir

Supero'tkazuvchilar oksidlar oddiyligi, xavfsizligi, vakuumsiz yotqizish tizimi va shuning uchun arzonligi tufayli

usuli. Spray piroliz usulining boshqa afzalliklari

katta maydonli plyonkalar ishlab chiqarish va turli xil taqiqlangan kenglikdagi materiallarni olish uchun osongina moslashtirilishi mumkin.

yotqizish jarayonidagi zonalar.

Kristal strukturasi Cu Ka nurlanishi (KCU = 0,154056 nm) bilan Brucker D8 Advance difraktometri yordamida rentgen strukturaviy o'lchovlari bilan o'rganildi. Fikrlar

difraktometr xona haroratida olingan va 2th qiymati 20 va o'rtasida almashtirilgan.

70˚. Optik uzatish o'lchovlari (UV-3101 PC-SHIMADZU) UV-ko'rinadigan qurilma yordamida amalga oshirildi.

spektrofotometr. Filmlarning qalinligi interferentsiya usuli bilan optik uzatishdan hisoblab chiqilgan.

3. Natijalar va muhokama

3.1. Strukturaviy xususiyatlar

Shaklda. 1 nozik uchun rentgen nurlari diffraktsiya spektrlarini ko'rsatadi

Sn filmlar, qo'shilgan va qo'shilmagan. X-nurlarining diffraktsiya cho'qqilari shuni ko'rsatadiki, olingan barcha plyonkalar olti burchakli vurtsit tuzilishga ega bo'lgan polikristaldir va ustunlik qiladi.

c o'qining substratga perpendikulyar yo'nalishi. Yo'q

dopingsiz filmlar uchun sezilarli farq yo'q edi va

Sn-dope. Spektrlarning ikkala turi dominantni ifodalaydi

cho'qqisi (002), bu mos ravishda 2th = 34,09 va 34,55 da joylashgan. Mualliflar bu o'zgarishni almashtirish bilan izohlaydilar

olti burchakli tuzilishda sink va qalay. Bu natija

adabiyot ma’lumotlari bilan yaxshi mos keladi [13-15]. Ko'proq

(100) va (101) da mavjud bo'lgan muhim orientatsiya ham ko'rsatilgan

1-rasmda.

1-rasmda imtiyozli (002) ham ko'rsatilgan.

cho'qqi intensivligi Sn dopantining konsentratsiyasi ortishi bilan ortadi. Bu jiringlash sifati yaxshilanganidan dalolat beradi.

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75

2 °

Intensivlik (k.u.)

(101)

(yuz)

dopingsiz

(002)

*(yuz)

(220) (110)

2% (002) (301)

4%

6%

sakkiz%

ZnO

SnO

2 * Zn

10% Sn

Guruch. 1. Dopingsiz va Sn yupqa ZnO plyonkalarining rentgen difraksiya spektrlari.

Sn bilan doping.

Sn plyonkasi bilan yuqori sifatli qotishma. Biroq, 8% dan yuqori konsentratsiyalarda, filmning kristalligi

Shakl 3. Dorilanmagan va qo'shilgan Sn ning uzatish spektrlari

ZnO ning yupqa plyonkalari.

ZnO plyonkalarining yutilish koeffitsienti a o'tkazuvchanlikni o'lchash orqali aniqlandi. Plyonkalarning yutilish koeffitsienti quyidagilar yordamida hisoblab chiqilgan

ifodalar:

   1 D LN T 

 

 (2)

Bu erda T - normallashtirilgan o'tkazuvchanlik va d - plyonka qalinligi

... Assimilyatsiya koeffitsientining ushbu qiymatlari ishlatilgan

optik energiya bo'shlig'ini aniqlash. Energiya bo'shlig'i (masalan)

o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri o'tishni nazarda tutgan holda taxmin qilingan

ifodadan valentlik va o'tkazuvchanlik zonasi:

 h A  h Masalan  1 2 (3)

bu yerda A doimiy, hv foton energiyasi, Eg esa

optik tarmoqli kengligi. 4-rasmda (ahv) 2 ning taqqoslangan grafiklari ko'rsatilgan

(hv). Filmlarning optik tarmoqli bo'shlig'i hisoblab chiqilgan

ushbu jadvallarga muvofiq.

Optik energiya bo'shlig'i to'g'ridan-to'g'ri taxmin ostida olingan

valentlik zonasining qirralari orasidagi o'tish va

o'tkazuvchanlik bantlari. (ahv) 2 va (hv) ning syujeti yo'l beradi

hosil bo'lgan egri chiziqli maydonini ekstrapolyatsiya qilish

optik tarmoqli oralig'ining qiymati.

Namunalarning hisoblangan optik bo'shlig'i bilan ortadi

qo'shilmagan ZnO plyonkalar uchun Sn ulushining 3,256 eV dan qo'shilgan ZnO Sn uchun 3,3 eV gacha oshishi. Bu siljish

ZnO Sn bilan qo'shilgan nanokristalli plyonkalarning yutilishi

Burstein-Moss effekti bilan izohlash mumkin [20],

blokirovka qiluvchi tashuvchilar kontsentratsiyasini oshirishni taklif qiladi

o'tkazuvchanlik zonasidagi eng past holatlar.

Filmlarning yutilish koeffitsienti quyruqni ko'rsatadi

o'tish zonasidagi fotonlarning energiyasi; bu quyruq shunday deb ataladi

Urbaxning dumi. Ikkinchisi kasallik bilan chambarchas bog'liq

filmlar tarmog'i, quyidagicha ifodalangan [20]:

 0 ta tajriba � � h E  U (4)

bu erda a0 doimiy, EI - Urbax energiyasi,

eksponensial qirraning qiyaligini tavsiflovchi. Berilgan

yuqoridagi tenglama o'rtasidagi optik o'tishni tavsiflaydi

valentlik zonasining dum qismidagi ishg'ol qilingan holat va band bo'lmagan

o'tkazuvchanlik zonasining chetining holati. 5-rasmda Urbax filmlarining syujetlari keltirilgan. Yevropa Ittifoqi qiymati olindi

qiyalik lna ning (hv) ga teskari bog'liqligidan. EC qiymatlari optik tarmoqli bo'shlig'iga teskari mutanosib ravishda o'zgaradi.

6-rasmda Urbax dumining energiyasi bilan birga optik bo'shliqdagi o'zgarishlar ko'rsatilgan

doping darajasi Sn. Optik bo'shliqning kamayishi aniq

doping Sn. Tarmoq bo'shlig'ining bu torayishi tufayli

6-rasmda ko'rsatilganidek, chiziqning dumining kengligini oshirish.

Urbach quyruqining energiyasini yodda tutish kerak

kino tarmog'ining tartibsizligi bilan chambarchas bog'liq. Shu darajada

Sn ning ion radiusi Zn dan katta [20], Sn ning plyonkalarga kiritilishi panjara buzilishi va shuning uchun buzilishning paydo bo'lishi bilan birga keladi.

optik qisqarish. Xuddi shu xulosani A. Halfdalla va boshqalar [11] ZnO bilan doplangan Inda qilganlar.

Optik bo'shliq Sn doping kontsentratsiyasining 8% gacha oshishi bilan ortadi. Buning ustiga

doping darajasi, farq kamayadi. Bu Sn ning ZnO dagi eruvchanlik chegarasi 8% ekanligini ko'rsatadi

xulosalar

ZnO yupqa plyonkalar suvsiz eritma bilan ultratovushli püskürtme orqali qo'llanilgan. Sn kontsentratsiyasining plyonkalarning strukturaviy va optik xususiyatlariga ta'siri o'rganildi.

... Qoplanmagan ZnO plyonkalari qo'llaniladi

va doplangan Sn plyonkalar polikristalga ega ekanligini ko'rsatdi

tuzilishi va ularning (002) imtiyozli yo'nalishini saqlab qoladi. Sn kontsentratsiyasining oshishiga qarab don o'lchamlari ortdi.

Optik uzatish > 380 nm da kuchayadi va muhim bo'ladi, bu nozikligini isbotlaydi.

Sn qo'shilgan ZnO plyonkalari mukammal shaffoflikka ega

ko'rinadigan o'yin, optik bo'shliq esa Sn / Zn doping nisbati oshishi bilan kamayadi. U bog'langan

Sn ni kinoga kiritish muammosi bilan.

ZnO plyonkalarining optik bo'shlig'i Sn doping foizining oshishi bilan ortadi. 8% qotishma chegarasiga erishilganda

, bo'shliq toraymoqda.

Tavsiyalar

[1] JB Baxter va ES Aidil, "Bo'yoqqa sezgir quyosh xujayralari

ZnO nanosimlari bilan yarimo'tkazgichlarning morfologiyasiga asoslanib ”, Quyosh energiyasi va quyosh xujayralari uchun materiallar, 90-jild,

№ 5, 2006 yil, 607-622-betlar.

doi: 10.1016 / j.solmat.2005.05.010

[2] S. T. Shishiyanu, T. S. Shishiyanu va O. I. Lupan,

Qalay qo'shilgan ZnO yupqa plyonkalarning sezgir xususiyatlari

, NO2 gaz sensori sifatida ”, Sensorlar va aktuatorlar B: Kimyo sanoati,

107-jild, 1-son, 2005 yil, 379-386-betlar.

doi: 10.1016 / j.snb.2004.10.030

[3] J. M. Sarko, J. K. Song, B. K. V. Luckledge, I. Svart, S.

R. Leone, S. Li va boshqalar, "Yagona ZnO tetrapod lazerlarining optik in'ektsion tekshiruvi", Kimyoviy fizika bo'yicha maktublar, jild.

404-son, 2005-yil, 1-3-son, 171-176-betlar.

doi: 10.1016 / j.cplett.2005.01.063

[4] T. Ootsuka, Z. Liu, M. Osamura, Yu. Fukuzava, R.

Kuroda, Yu. Suzuki va boshqalar, "Alyuminiy qotishmalarini tekshirish

Shaffof elektrod va antireflektsiya uchun ZnO plyonkalari

Optoelektron qurilmalarning qoplamasi b-FeSi2, "Yupqa qattiq

Filmlar, 476-jild, 1-son, 2005 yil, 30-34-betlar.

doi: 10.1016 / j.tsf.2004.06.145

[5] X. Yu, J. Ma, F. Ji, Yu Vang, X. Chjan va X. Ma, "ZnO xususiyatlariga tavlanishning ta'siri: Ga filmlari.

Radiochastotali magnetronli chayqalish orqali tayyorlangan "

Yupqa qattiq plyonkalar, 483-jild, № 1-2, 2005, p. 296-300.

doi: 10.1016 / j.tsf.2005.01.013

[6] J. Ma, F. Gi, D. Chjan, X. Ma va S. Li, “Optik va

Shaffof o'tkazuvchan ZnO ning elektron xususiyatlari va

ZnO: bug'lanish natijasida olingan al plyonkalari, "Yupqa

Qattiq filmlar, 357-jild, 2-son, 1999 yil, 98-101-betlar.

doi: 10.1016 / S0040-6090 (99) 00357-0

[7] DA Lamb va S. JS Irwin, “O'sish xususiyatlari

Kislorodning kashshofi sifatida n-butil spirti bilan MOCVD usuli bilan yotqizilgan yupqa plyonkali ZnO ”, "Kristallarning o'sishi" jurnali,

273-jild, 1-2-son, 2004 yil, 111-117-betlar.

doi: 10.1016 / j.jcrysgro.2004.08.027

[8] J. Zou, S. Chjou, K. Xia, Yu Hang, J. Xu, S. Gu va boshqalar,

“ZnO ning strukturaviy optik va elektr xossalari

C-tekis safir va (1 0 0) g-LiAlO2 da o'stirilgan plyonkalar

impulsli lazer yotqizish usuli bilan "Kristallarning o'sishi" jurnali, jild.

280-son, 2005 yil, 1-2-son. 185-190.

doi: 10.1016 / j.jcrysgro.2005.03.036

[9] P. Nunes, E. Fortunato, P. Tonello, F. Braz Fernandes, P.

Vilarinho va R. Martins, «Turli dopantlarning ta'siri

Yupqa ZnO plyonkalarining xususiyatlari haqida elementlar ", Vakuum,

64-jild, 3-4-son, 2002 yil, 281-285-betlar.

doi: 10.1016 / S0042-207X (01) 00322-0

[10] A. A. EL-Fadl, G. A. Mohamed, A. B. Abd EL-Moiz va

M. Rashad, “Zn1 - xLixO plyonkalarining kimyoviy vannalarni cho‘ktirish yo‘li bilan olingan optik konstantalari”, Fizika.

B: Kondensatsiyalangan modda, 366-jild, No1-4, 2005, 44-54-betlar.

[11] A. Halfdalla, F. Janineb, M. S. Aida va N. Attaf, “In

ZnO bilan qo'shilgan yupqa plyonkalar ", Qotishmalar va birikmalar jurnali, 509-jild, 26-son, 2011 yil, 7267-7270-betlar.

doi: 10.1016 / j.jallcom.2011.04.058

[12] M. A. Lusio-Lopes, M. A. Luna-Arias, A. Maldonado,

M. de la L. Olvera va D. R. Akosta, “Olish

o'tkazuvchan va shaffof ZnO indiy bilan qo'shilgan, yupqa

Kimyoviy buzadigan amallar filmlari "Quyosh energiyasi uchun materiallar va

Quyosh xujayralari, 90-jild, № 6, 2006 yil, 733-741-betlar.

doi: 10.1016 / j.solmat.2005.04.010

[13] Y. Chaglar, S. Ilikan, M. Chaglar va F. Yakufanoglu,

"Al va Sn dopantlarining yupqa ZnO plyonkalarining strukturaviy va optik xususiyatlariga ta'siri", Spectrochimica Acta.

A qism, 67-jild, 3-4-son, 2007 yil, 1113-1119-betlar.

[14] J.-H. Li va B.-O. Park, “Al-qotishmaning xususiyatlari

Ultrasonik purkash piroliz natijasida olingan ZnO yupqa plyonkalar

Al qotishma va tavlanish bilan ishlov berishning ta'siri, "Yaxshi

Qattiq filmlar, 426-jild, 1-2-son, 2003 yil, 94-99-betlar.

doi: 10.1016 / S0040-6090 (03) 00014-2

[15] Z.-K. Xu, X. Deng, Yu. Li va X. Cheng, “Al-Doping

Tuzilishi, elektr va optik xususiyatlariga ta'siri

ZnO: C o'qi bo'ylab yo'naltirilgan yupqa plyonkalar, "Yarimo'tkazgichlarni qayta ishlashda materiallarshunoslik", 9-jild, № 1-3, 2006 yil,

132-135-betlar. doi: 10.1016 / j.mssp.2006.01.082

[16] S. Ilikan, Y. Chaglar, M. Chaglar va B. Demirchi, “Indiy qoʻshilgan polikristalli ZnO yupqa plyonkalar: tayyorlash

Mualliflik huquqi © 2012 SciRes. JMPN. CHACHMAT VA BOSHQALAR

Mualliflik huquqi © 2012 SciRes. JMP

1785 yil