Termiyonik vakum ark yöntemi ile nanoyapılı çinko sülfür filmlerin elde edilmesi ve bazı fiziksel özelliklerinin belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, çinko sülfür (ZnS) yarı iletken filmler, termiyonik vakum ark (TVA) yöntemi ile mikroskop ve flor katkılı kalay oksit (FTO) kaplı cam alttaşlar üzerinde elde edilmiştir. Elde edilen ince filmlerin yapısal, optiksel ve morfolojik özellikleri incelenmiştir. İki farklı alttaş üzerinde üretilen filmlerin x ışını kırınım desenleri numunelerin altıgen (wurtzite) kristal yapıya sahip olduğunu ortaya koymuştur. Tanecik boyutu, tercihli yönelim, örgü parametreleri, stres ve gerilme değerleri XRD sonuçlarından belirlenmiştir. ZnS filmlerine ait kırılma indisi ve sönüm katsayısı dalgaboyunun fonksiyonu olarak spektroskopik yöntemlerden belirlenmiştir. Mikroskop ve FTO kaplı cam alttaşlar üzerine üretilen filmlerin kalınlıkları sırası ile yaklaşık 124 ve 126 nm olarak ölçülmüştür. Mikroskop ve FTO kaplı cam alttaşlar üzerine üretilen ZnS filmlerinin direk bant geçişine sahip yasak enerji aralığı değerleri sırası ile 3,44 ve 3,5 eV olarak hesaplanmıştır. ZnS filmlerinin oda sıcaklığı fotoluminesans spektrumları FTO kaplı cam alttaşı için iki pik ve mikroskop cam alttaşı için üç pik göstermiştir. Alan emisyonu taramalı elektron mikroskobu (FESEM) görüntüleri, ZnS filmlerin kullanılan alttaşlara bağlı olarak küçük kristalciklerden oluşan arka plan üzerinde rastgele dağılmış nanoçubuklardan veya nanotüplerden oluştuğunu ortaya koymuştur. ZnS filmlerinin yüzey topolojisi atomik kuvvet mikroskobu ile incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: FTO, FESEM, X-ışınları, Nanotüp, Nanoçubuk, ZnS

Zinc sulfide semiconducting films were produced by thermionic vacuum arc method on microscopic and fluorine doped tin oxide coated glass substrates. Structural, optical and morphological properties of the ZnS thin films were investigated. X – ray diffraction patterns of the prepared films on both substrates revealed that the samples had hexagonal wurtzite crystal structure. The crystallite size, texture coefficient, lattice parameters, strain and dislocation density were estimated from XRD results. The refractive index and extinction coefficient as a function of wavelength for the ZnS films were determined from the spectroscopic methods. The thicknesses of the samples were at about 124 and 126 nm for on microscope and FTO coated glass substrates, respectively. The direct band gap values of the samples were calculated to be 3,44 for microscope glass substrate and 3,5 eV for FTO coated glass substrate. The photoluminescence spectra of the films showed two peaks for the sample deposited on FTO substrate and three peaks for microscope glass substrate. Field emission scanning electron microscopy results revealed that the ZnS films are composed of nanorods or nanotubes randomly distributed in a background phase including grains depending on the substrates. The surface topology of ZnS films was studied by atomic force microscopy.Keyword: FTO, FESEM, X – ray diffraction, ,Nanotube, Nanowire, ZnS