Farklı yöntemlerle büyütülen ZnO ince filmlerin optik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Reaktif püskürtme yöntemiyle farklı oksijen oranına sahip ortamlarda safir üzerine büyütülmüş (O2/Ar=0.41 ve O2/Ar=1.7) ZnO ince filmlerde sıcaklığa bağlı optik soğurma ölçümleri alındı. Her iki örnekte de sıcaklık arttıkça yasak bant aralığında daralama olduğu görüldü. Aynı yöntemle silisyum taban malzemesi üzerine büyütülen n-tipi ve p-tipi ZnO ince filmler üzerinde de 300-1100 nm aralığında spektral fotoakım ölçümleri yapıldı. Görünür bölgede 570 nm, 500 nm ve 404 nm dalga boylarına karşılık gelen soğurma pikleri ve ultraviyole bölgede 400 nm‟den itibaren artan akım değeri ve 350 nm‟ye karşılık gelen bir soğurma piki elde edildi. Kuartz üzerine başlangıç çözeltisine değişik oranlarda amonyum asetat ilave edilerek ZnO ince filmler hazırlandı. Hazırlanan ince filmler 700 oC‟de azot ortamında 2 saat tavlandı. Başlangıç çözeltisindeki amonyum asetat oranı arttıkça ZnO ince filmlerin yüzey morfolojisinin değiştiği görüldü ve yasak bant aralığının daraldığı optik soğurma ölçümlerinden bulundu. Optik haberleşme malzemelerinin araştırılmasında optik sabitler önemli olduğundan kuartz üzerine hazırlanan bütün ince filmlerin optik sabitleri de incelendi.

Optical absorption measurements in ZnO thin films grown on sapphire by reactive sputtering method in environments with different oxygen content (O2 / R = 0.41 and O2 / Ar = 1.7) were taken depending on the temperature. In both of the samples, we have observed that bandgap decreases while the temperature increases. Photocurrents in n-type and p-type ZnO thin films grown on silicon substrate by the reactive sputtering methods were measured in the spectral range of 300-1100 nm. The absorption peaks were obtained in the visible region of 570 nm, 500 nm and 404 nm and in the ultraviolet region of 400 nm and 350 nm. It has been observed that the current values increase in the ultraviolet region. Adding ammonium acetate precursor solution at different rates, ZnO thin films were also prepared on quartz. Thin films prepared were annealed in a nitrogen atmosphere at 700 °C for 2 hours. It was seen that the bandgap energy of the thin films can be decreased at the room temperature while ammonium acetate rate in precursor increases. Since the optical constants in the study of optical communication materials are important, this constants for all thin films prepared on quartz were investigated.