Structural and optoelectronic properties of vanadium pentoxide thin films deposited by ultrasonic spray pyrolysis

Abstract

Nanokristal vanadyum pentoksit (V2O5) ince filmler, flor katkılı kalay oksit (FTO) kaplı cam yüzeyler üzerine ultrasonik sprey kaplama ve döndürme yöntemleri kullanılarak kaplanmıştır. Üretilen ince filmlerin oluşum davranışları, farklı üretim yöntemlerinin filmlerin özellikleri üzerine etkileri, ve mikroyapısal-fiziksel özelliklerin 450-550 ° C aralığında uygulanan ısıl işleme göre değişimleri incelenmiştir.V2O5 filmlerin yapısal, morfolojik ve optoelektronik özellikleri X-ışını difraksiyonu, Raman spektroskopisi, X-ışını fotoelektron spektroskopisi, taramalı elektron mikroskobu, atomik kuvvet mikroskobu, UV-VIS spektroskopisi ve CV ölçümleri ile incelenmiştir. Homojen ince filmlerin, ultrasonik sprey kaplama yoluyla tekrarlanabilir bir şekilde elde edildiği görülmüştür. Ayrıca, Filmlerin partikül büyüklüğünün tavlama sıcaklığı ile arttığı bulunmuştur. Pürüzlülük arttıkça filmlerin optik geçirgenliği olumsuz etkilenmiştir. Isıl işlem uygulanan tüm filmler elektrokromik tepki sergilemiş ve 50 nm kalınlığa sahip olan bu filmler için optik geçirgenlik değişimi 800 nm dalga boyunda yaklaşık % 10'dur. Bu tezde, ultrasonik sprey kaplama yöntemi tekrarlanabilir ve düşük maliyetli bir yöntem olarakkullanılmıştır. Ultrasonik sprey kaplama yöntemiyle V2O5 ince filmlerinin elde edilmesi için kullanılan parametrik optimizasyon yaklaşımı, diğer oksit sistemlerine kolayca uygulanabilir..

Nanocrystalline vanadium pentoxide (V2O5) thin films were deposited onto fluorine doped tin oxide (FTO) coated glass substrates using ultrasonic spray pyrolysis and spin coating methods. The formation behavior of thin films, the effects of different production methods on the characteristics of the films and their microstructural / physical properties were investigated as a function of annealing temperature in the range of 450-550 °C and other controllable process parameters.Structural, morphological and optoelectronic properties of orthorhombic V2O5 films were examined by X-Ray diffraction, Raman spectroscopy, X-Ray photoelectron spectroscopy, scanning electron microscope, atomic force microscopy, UV-VIS spectroscopy and CV measurements. It was clear that homogeneous thin films were obtained in a reproducible manner through ultrasonic spray deposition. Particle size of the films was found to increase with the annealing temperature .Optical transmittance of the films got adversely affected as the roughness increased. All heat treated films showed electrochromic (EC) response and for films with a thickness of 50 nm, the transmittance change was about %10 at a wavelength of 800 nm. Ultrasonic spray deposition method was utilized as a reproducible and cost-effective method.Parametric optimization approach represented herein this thesis for the ultrasonic spray deposition of V2O5 thin films can be easily applied to other oxide systems.