بررسي اثر ناخالصي گاليم بر ويژگي‌هاي ساختاري، ريزساختاري و نوري لايه‌هاي نازك اكسيد روي تهيه شده به روش افشانه گرمايي

The effect of Ga-doping on the structural and optical properties of ZnO thin films prepared by spray pyrolysis

در اين پژوهش لايه­ هاي نازك اكسيد روي با ناخالصي گاليم به روش اسپري پايروليزيز تهيه و اثر ناخالصي گاليم بر ويژگي ­هاي ساختاري و اپتيكي آنها بررسي شد. لايه­ هاي ZnO خالص و ZnO:Ga با ناخالصي گاليم از 1 تا 5 درصد در دماي بستر 350 درجه سانتي­گراد تهيه شدند. نتايج پراش پرتوي X نشان مي­ دهد كه لايه ­هاي ZnO داراي ساختار بلوري ورتسايت با راستاي ارجح (002) هستند و با افزايش مقدار ناخالصي، متوسط اندازه ­ي بلورك­ ها از 39/1 تا 16/1 نانومتر تغيير مي­كند. ويژگي­ هاي نوري همه نمونه ­ها از جمله طيف­ هاي عبوري و جذبي با استفاده از طيف­ سنج مرئي-فرابنفش (UV-Vis) بررسي شد كه بر پايه اين داده­ ها، مقادير گاف انرژي تعيين شد. نتايج نشان مي­دهد كه عبور لايه­ ها در ناحيه مرئي بيش از 90% است. و گاف انرژي از eV 3/29 در نمونه خالص، با افزايش ناخالصي گاليم تا 5 درصد، به eV 3/38 افزايش مي ­يابد.

In this research, zinc oxide thin films with gallium impurity have been deposited using the spray pyrolysis technique. The structural and optical properties of these films are investigated as a function of gallium doping concentrations. The ZnO and ZnO:Ga films grown at a substrate temperature of 350 ºC with gallium doping concentrations from 1.0 to 5.0.%. The XRD analysis indicated that ZnO films have nanocrystalline wurzite structure with (002) preferential orientation and grain size varied from 39.1 to 16.1 nm. The optical properties of the thin films have been performed using UV-Vis spectrophotometer and band gap energy values are determined. The results show that the transmittance of these films was higher than 90% in the visible region and by adding Ga up to 5.0%, band gap films have been increased.