Farklı çözeltiler kullanılarak üretilen ZnO ince filmlerin yapısal ve optik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, çinko klorür, çinko asetat ve çinko nitrat çözeltileri kullanılarak kimyasal püskürtme yöntemiyle ZnO ince filmler üretildi. Üretilen filmlerin X-ışını kırınım analizi yapılarak filmlerin kristal yapıları incelendi. ZnO filmlerin hekzagonal yapıda kristallendikleri ve tercihli yönelimlerinin (002) yönünde olduğu görüldü. Çinko klorür çözeltisi kullanılarak elde edilen filmlerde ise diğer çözeltilere oranla daha fazla hekzagonal çubukların oluştuğu görüldü. ZnO filmlerin optik geçirgenliklerinin birbirlerine yakın ve literatürdeki değerlerden daha az olduğu görüldü. Filmlerin yasak enerji aralıklarında, farklı çözeltiler kullanılarak üretilmelerine rağmen önemli miktarlarda farklılık olmadığı görüldü. Bu küçük farklılığın, deneysel hatalardan kaynaklandığı düşünüldü.Filmlerin elektriksel özellikleri incelendiğinde ise Çinko klorür çözeltisi kullanılarak elde edilen ZnO filmlerin özdirencinin diğer filmlerin özdirencinden daha büyük olduğu görüldü bunun sebebinin, oluşan hekzagonal çubukların sınırları arasındaki boşluklardan kaynaklandığı düşünülmektedir. Taşıyıcı yoğunluklarının özdirençleriyle uyum içinde olduğu görüldü.Filmlerin SEM mikroğrafları çekilerek yüzey yapıları incelendi ve görünümlerinin tamamen farklılıklar gösterdiği görüldü. Çinko nitrat çözeltisi kullanılarak elde edilen filmlerin düzensiz bir yapıda, çinko asetat çözeltisi kullanılarak elde edilen filmlerin rastgele dağılmış hekzagonal yapıda olduğu, çinko klorür çözeltisi kullanılarak elde edilen filmlerin ise düzenli bir yapıda hekzagonal çubuklardan oluştuğu anlaşıldı.

ZnO thin films were prepared using zinc chloride, zinc acetate and zinc nitrate precursors by spray pyrolysis technique on glass substrates at 550 °C. Structural and optical properties of ZnO films were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM) and optical transmittance spectra. Regardless of precursors, ZnO thin films are all in hexagonal crystallographic phase and have (002) preferred orientation. SEM images show completely different surface morphologies for each precursor in ZnO thin films. ZnO rod was only observed for zinc chloride precursor. The optical measurements reveal that films have a low transmittance and a direct band gap approximately 3.30 eV, which is very close to band gap of intrinsic ZnO.