تعيين نماي رشد و آناليز فركتالي لايه هاي نازك اكسيد روي لايه نشاني شده توسط اسپري پايروليزيز

Roughness exponent and fractal analysis of ZnO thin films deposited by spray pyrolysis

مطالعه ويژگي هاي ريختني سطح لايه هاي نازك در خواص فيزيكي و شيميايي از قبيل خواص الكتريكي و اپتيكي داراي اهميت زيادي هستند. در اين پژوهش، توصيف آماري سطوح ناهموار اكسيد روي كه توسط روش اسپري پايروليزيز روي شيشه لايه نشاني شده اند، در طول رشد مورد بررسي قرار گرفته اند. ريخت شناسي سطح لايه ها با استفاده از ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM) تعيين گرديده و سپس نماي زيري و رشد سطوح ناهموار محاسبه شده اند. ميانگين نماي زير لايه هاي اكسيد روي 0/49 و نماي رشد لايه ها تا ضخامت حدود 150 نانومتر، β1 = 1.57 ± 0.24 و براي ضخامت هاي بيشتر از 170 نانومتر، β2 = 0.76 ± 0.12 , بدست آمده است. همچنين با استفاده از روش شمارش جعبه اي و نيز رابطه ي همبستگي، بعده فركتالي سطوح با ضخامت هاي مختلف مورد محاسبه قرار گرفته اند كه بين 1/2 تا 1/4 بسته به ضخامت تغيير مي كند.

The characterizations of thin films from the view point of surface morphology are great importance especially in electrical and optical properties. The growth process of Zinc Oxide thin films has been studied by using Spray Pyrolysis method during deposition of thin films. The surface morphology of thin films is measured by atomic force microscopy (AFM). By using the AFM’s data, the growth and roughness exponents for ZnO thin films are numerically calculated as a function of the film’s thickness. The growth exponent is β1 = 1.57 ± 0.24 for the thicknesses up to ≈ 150 nm while for the thicknesses bigger than 170 nm, the growth exponent decreases to β2 = 0.76 ± 0.12. The mean roughness exponent for ZnO thin films is around 0.49. Furthermore, fractal dimension is calculated by using box-counting method and also roughness exponent which depending on the thickness, its value varies between 1.2-1.4.