بررسي اثر غلظت واناديوم بر خواص اپتيكي و الكتريكي لايه نازك نانو ساختار دي اكسيد تيتانيوم تهيه شده به روش سل – ژل

در اين پژوهش، لايه نازك دي اكسيد تيتانيوم آلاييده شده با واناديوم با غلظت هاي مختلف ( 1.5،0 و 5 درصد وزني) به روش سلژل بر روي زيرلايه هاي شيشه اي رسوب داده شد. خواص ساختاري، آناليز عنصري، الكتريكي، اپتيكي و زبري سطح لايه هاي نازك به ترتيب توسط روش هاي XRD، DES، LCR meter، طيف سنجي UVVis  و AFM مورد مطالعه قرار گرفت.  نتايج الگوي XRD نشان داد كه لايه هاي نازك داراي ساختار پلي كريستالي تتراگونال و تك فاز آناتاز است. همچنين مشاهده مي شود، با افزايش غلظت واناديوم  اندازه بلورينگي دي اكسيد تيتانيم كاهش مي يابد؛ به گونه اي كه اندازه متوسط بلورك ها از 17 نانومتر براي دي اكسيد تيتانيم خالص به حدود 7 نانومتر در حالت آلائيده شده (1 درصد وزني) كاهش يافته است. به علاوه، هيچ فازي مربوط به اكسيد واناديم به علت جايگزيني واناديم در موقعيت تيتانيم در ساختار دي اكسيد تيتانيم تشكيل نشده است. همچنين تصوير FESEM از سطح مقطع لايه نازك دي اكسيد تيتانيم الائيده شده نشان مي دهد كه ضخامت لايه حدود 536 نانومتر بوده و دانه ها به صورت پيوسته روي يكديگر رشد كرده و ساختار پلي كريستالي را تشكيل داده اند. رافنس لايه هاي نازك دي اكسيد تيتانيم خالص و آلائيده شده با واناديوم حدود 3.14 نانومتر و 0.87 نانومتر اندازه گيري شد. مقاومت الكتريكي لايه هاي نازك TiO2 و آلاييده شده با 0.5، 1 و5  درصد وزني به ترتيب مقادير     Ω cm 10^7×16.7 ، Ω cm 10^7×7/7 ، Ω cm 10^7×1.7  و Ω cm 10^7×12.8 به دست آمد. علت افزايش مقاومت در 5 درصد، كاهش موبيليته با افزايش غلظت حامل ها است. مقدار انرژي شكاف نوار با اضافه كردن واناديم به دي اكسيد تيتانيوم از eV 3.71 به eV 3.44 كاهش يافته و در نتيجه لبه جذب به طرف طول موج هاي بلندتر جابجا شد.