بررسي و مشخصه يابي لايه هاي اكسيد روي آلاييده با موليبدن به روش كندوپاش مغناطيسي

Investigation and characterization of molybdenum-doped zinc oxide layers prepared by magnetron sputtering technique

در اين پژوهش لايههاي اكسيد روي آلاييده با موليبدن بر روي زيرلايه كوارتز به روش كندوپاش مغناطيسي همزمان (co-sputtering) انباشت شدند. الگوي پراش اشعه ايكس (XRD)، شبكه هگزاگونال اكسيد روي و جهتگيري كريستالي در راستاي (002) را نشان ميدهد و همچنين طيفسنجي پراش انرژي پرتو ايكس (EDS) حضور Mo به عنوان ناخالصي در شبكه ميزبان را تأييد ميكند. لايههاي مورد نظر در دماهاي 100 و 200 درجه سانتيگراد هر كدام به مدت 90 دقيقه مورد بازپخت قرارگرفتند و تأثير دماي بازپخت بر روي مورفولوژي سطح و خواص الكتريكي لايهها مورد بررسي قرار گرفت. نتايج اندازهگيري مقاومت الكتريكي به كمك پروب چهارنقطهاي (4-Point) نشان ميدهد كه مقدار مقاومت الكتريكي نمونهها پس از بازپخت افزايش مييابد. مورفولوژي سطح و ضخامت لايهها توسط آناليز ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مورد بررسي قرارگرفت. به كمك دادههاي آناليز AFM طول همبستگي و ارتفاع مؤثر ناهمواريهاي سطح لايهها محاسبه شد و نتايج نشان ميدهد كه با بازپخت نمونهها ارتفاع مؤثر ناهمواريهاي سطح افزايش يافته و طول همبستگي لايهها در دو راستاي افقي و عمودي در دماي 100 درجه سانتيگراد افزايش و در دماي 200 درجه سانتيگراد كاهش مييابد.

In this study, molybdenum-doped zinc oxide layers prepared by co-sputtering method on quartz substrate. The x-ray diffraction pattern (XRD) indicated the hexagonal zinc oxide lattice and the crystalline orientation in the (002) direction, as well as the X-ray energy spectroscopy (EDS), confirmed the presence of Mo as a doping material in host lattice. Then the layers annealed in 90 min at 100 and 200 ° C. Effect of annealing temperature on surface morphology and electrical properties of the layers was investigated respectively. The measurement results of electrical resistance using a four-point probe technique indicated that after annealing, the samples electrical resistivity increased. The surface morphologies and thickness of the layers was investigated by atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM). Using AFM analysis data, the correlation length and effective height of the surface roughness were calculated and the results show that annealing increased the effective height of surface roughness and increased the length of correlations of the layers in two horizontal and vertical directions at 100 ° C and reversely, decreased at 200 ° C.