Mikroskop camları üzerinde spin kaplama yöntemiyle üretilmiş ZnO ince filmlerine tavlama sıcaklık ve süresinin etkileri

Bu çalışmada, amorf mikroskop camlar üzerine spin kaplama yöntemi kullanılarak ZnO ince filmleri üretilmiş ve bufilmler 350 oC ile 850 oC arasında değişen sıcaklıklarda tavlanmışlardır. Tavlamalar 50 oC’lik aralıklarlagerçekleştirilmiş ve iki farklı (0.5 ve 8 saat) tavlama süresi kullanılmıştır. Bütün numunelere ait XRD, SEM ve UVVisspektrumları alınarak numunelere ait optik ve yapısal özellikler analiz edilmiştir. 400 oC’de sekiz saat tavlanannumunede sadece (100) yönünde kristallenme gözlenmiştir. 800 oC ve 850 oC tavlamaları SiO2 ve Zn2SiO4 ilebağlantılı iki faz üretmiştir. Yapılan deneyler tavlama sıcaklığı ve süresinin genelde ZnO nanoyapılarının çaplarınıartırdığını göstermiştir. Orta sıcaklıklarda (350-600 oC) tavlanan numunelerde 370 nm’de (3.36eV) konuşlanmış birsoğurma bandı gözlenirken bu pik 650 oC’den sonraki tavlama sıcaklıklarında 290 nm’de yeni bir soğurma pikioluşturmuş ve bu yeni pikin de SiO2 fazından kaynaklandığı tespit edilmiştir. 800 oC’de 8 saat tavlanmış numunelerdeSiO2 soğurma pikinde 10 nm’lik bir kırmızaya kayma tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler:

ZnO ince filmler, spin kaplama, ısıl tavlama, mikroskop cam, optik spektrum

Effects of thermal annealing temperature and duration for ZnO thin films produced by spin coating method on microscope glasses

In this study, ZnO thin films on amorphous microscope glasses were fabricated using the spin coating method and annealed at temperatures ranging from 350 o C to 850 o C. Annealings have been performedat these temperatures in 50o C increaments and for two annealing durations (0.5 and 8 hours). XRD, SEM and UV-VIS spectra of all the samples have been given. Optical and structural properties of the produced films have been evaluated. The sample annealed at o C for eight hours was crystallized in only one (100) direction. Annealing at 800 o C and 850 o C created new phases related to SiOand ZnSiO , respectively. It has been found that the annealing temperature and duration generally increased the ZnO nanostructures’ diameter. The UV-VIS spectra of the samples for moderate temperatures (350-600 o C) had an absorption band at 370 nm (3.36eV), whereas these peaks disappeared after 650 o C annealing, producing a new absorption peak situated at 290 nm which could be attributed to the SiO phase. In case of the sample annealed at o C for 8 hours, SiO absorption peak has 10 nm redshift.

Keywords:

ZnO thin films, spin coating, thermal annealing, microscope glasses, optical spectra,

PDF

___

U. Ozgur, Ya. I. Alivov, C. Liu, A. Teke, M. A. Reschikov, S. Dogan, V. Avrutin, S. J. Cho, H. Morkoc, J. Appl. Phys. 98, 041301 (2005).
C. Yan, D.Xue, Adv. Mater. 20, 1055 (2008). H. Q. Liang, L. Z. Pan, Z. J. Liu, Mater. Lett. 62, 1797-1800 (2008).
Wang Z. L. J., Phys Condens Mater.; 16: R829 (2004).
Lu H., Wang Y., Lin X., Mater. Lett.;63:2321 (2009).
Shen G., Chen D., Sci. Adv. Mater.;1:213-26 (2009).
H. S. Kim, F. Lugo, S.J. Pearton, D. P. Norton, Y. L. Wang, F. Ren, Appl. Phys. Lett.92,112108 (2008).
Jungil Lee, Byung- Yong Yu, Chul Ho Lee, GyuChul Yi, Senug Hun Son, Gyu-Tae, Kim, Gerard Ghibaudo, Physica E 40, 2147 (2008).
J. X. Wang, X. W. Sun, Y. Yang, H. Huang, Y.C. Lee, O. K. Tan, L. Vayssieres, Nanotechnology 17, 4995 (2006).
J.B. Baxter, A. M. Walker, K. Van Ommering, E. S. Aydil, Nanotechnology, 17, S304 (2006). Junya Suehiro, Nobutaka Nakagawa, Shin-ichiro Hidaka, Makoto Ueda, Kiminobu Imasaka, Mitsuhiro Higashihata, Tatsuo Okada, Masanori Hara, Nanotechnoloy, 17, 2567 (2006).
Lei Wei, Xiaobing Zang, Zhu Zuoya, J. Vac. Sci. Technol.B 25, 608 (2007).
C.R. Kim, J.y. Lee, C.M. Shin, J. Y. Leem, H. Ryu, J. H. Chang, H.C. Lee, C.S. Son, W.J. Lee, W.G. Jung, S.T. Tan, J.L. Zhao, X.W. Sun, Soid State Communications, 148, 395-398 (2008).
L. S. Mende and J. L. M. Driscoll, Materials Today, V.10, N.5, 40-48 (2007).
D.P. Norton, Materials Science and Engineering, R43, 139-247 (2004).
E. Comini, C. Baratto, G. Faglia, M. Ferroni, a. Vomiero, G. Sberveglieri, Progress in Materials Science, 54, 1-67 (2009).
Ferry Iskandar, Advanced Powder Technology, 20, 283-292 (2009).