بررسي خواص اپتيكي فيلم‏هاي نازك اكسيد منيزيم تهيه شده به‌روش سل- ژل

Investigation of Optical Properties of MgO thin films Prepared by Sol-gel Method

فيلم‏هاي نازك اكسيد منيزيم به‌روش سل- ژل تهيه شدند. اثر دماي بازپخت روي خواص اپتيكي، ساختاري و مورفولوژيكي فيلم‏ها با استفاده از FTIR، UV-Visible، اسپكتروسكوپي فوتولومينسانس (PL)، پراش پرتو X (XRD) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) بررسي شد. ثابت‏هاي اپتيكي و ضخامت فيلم‏ها با رهيافت كمينه‏سازي نامقيد نقطه‏گرا تعيين شد. شفافيت اپتيكي فيلم‏ها با افزايش دما كاهش مي‏يابد. با افزايش دما ضريب شكست و ضريب خاموشي فيلم‏ها افزايش يافته اما ضخامت و گاف نواري كاهش مي‏يابد. ضخامت فيلم‏ها به‌ترتيب از 635 به 420 نانومتر و گاف نواري فيلم‏ها از eV05/4 به eV02/4 كاهش مي‏يابد. شدت فوتولومينسانس با افزايش دما افزايش مي‏يابد. طيف XRD نشان مي‏دهد كه فيلم‏هاي تهيه شده در دماي 500 درجه سانتي‌گراد ساختارآمورف دارند. هم‌چنين ساختار كريستالي نانوپودرهاي اكسيد منيزيم تهيه شده به روش سل- ژل د بررسي شد. ساختار كريستالي پودرهاي MgO با افزايش دما بهبود يافته است. تصوير SEM فيلم تهيه شده در دماي500 درجه سانتي‌گراد يك فيلم همگن و بدون ترك را نشان مي‌دهد.

MgO thin films were prepared using sol-gel method. The influence of annealing temperature on optical, structural properties and surface morphology of the films were investigated using FTIR, UV-Visible and photoluminescence (PL) spectroscopy, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The optical constants and thickness of the films were determined by pointwise unconstrained minimization approach. The optical transmittance has decreased with increase of annealing temperature. The refractive index and extinction coefficient of the films increased while the thickness and optical band gap of the films decreased with increasing of annealing temperature. The thickness of film decreased from 635 to 420nm and optical band gap decreased from 4.05 to 4.02eV. The photoluminescence (PL) intensity increased with annealing temperature. XRD patterns demonstrated that the prepared films at 500? were amorphous. In addition, the crystal structure of MgO nanopowders which was prepared by sol-gel method was investigated. The crystalline orientation of MgO nanopowders was improved by increasing the sintering temperature. The SEM micrographs show that a homogenous and crack-free film can be prepared at 500°C.