Sol-jel yöntemi ile bakır ve kalay katkılı ZnO ince filmlerin üretilmesi, optik ve miroyapısal karakterizasyonu

Abstract

Farklı oranlarda bakır ve kalay katkılı ZnO ince filmler sol-jel yöntemi kullanılarak kaplanmıştır. Başlangıç malzemesi olarak kullanılan çinko asetatın, 2-Propanol ve diethanolamin içerisinde homojen şekilde çözülmesi sağlanmış, bu çözeltiye farklı oranlarda bakır ya da kalay katkılandırılarak yeni çözeltiler oluşturulmuştur. Hazırlanan çözeltilerle spin (döndürmeli) kaplama cihazı kullanılarak cam altlıklar üzerine kaplama yapılmıştır. Her bir kaplamadan sonra ince filme 250ºC de 5 dakika kurutma uygulanmıştır. Bu şekilde 10 kat kaplama yapılmıştır.Sol-jel yöntemi uygulanarak hazırlanan Cu katkılı (%0.4) ince filmler 450?550ºC de, diğer bütün filmler 550 ºC de 1saat ısıl işleme tabi tutulmuştur.Hazırlanan filmlerin XRD incelemelerinde numunelerin çoklu kristal yapıda olduğu ve yalnızca ZnO yapısına ait kristalleşme görülmüştür. Bütün numunelerde (002) düzlemlerinden elde edilen kırınım piklerinde diğer piklere göreceli olarak yükselme gözlenmiştir. SEM analizlerinde bütün filmlerde tane boyutunun 50 nm' nin altında olduğu gözlenmiştir. Yüzey pürüzlülüğü ve tane boyutunun katkı ve ısıl işlemle arttığı saptanmıştır. Filmlerin optik geçirgenliği incelendiğinde UV bölgede düşük, görünür bölgede yüksek geçirgenlik görülmüştür. Filmlerin enerji bant aralığı 3,18-3,23 eV bulunmuştur.

With different rate tin and copper doped ZnO thin films were deposited by sol-gel technique. Zinc acetate, used as starting material, was dissolved as homogeneous in 2-Propanol and diethanolamin and prepared new solutions by doped tin and copper with different rates. Made spin coating on glass substrates with prepared solutions. After each coating, thin films were preheated at 250ºC for 5 minutes and made 10 layer coating by this method.Cu doped (%0.4) thin films at 450-500ºC and the other films at 550 ºC were post-annealed for 1 hour.XRD analysis showed that all films were polycrystalline and crystallized in Zincite structure of ZnO. All samples increasing intensities in diffraction peaks belonging to (002) plane. Increasing the heat treatment increased c-axis orientation. SEM analyses showed that grain size of all films was under 50nm. Determined that grain size and roughly surface increased by doping and heat treatment process. Transparency of all films was high in the visible range and low in the near UV range. Optical band gap was found 3,18-3,23 eV.