RF magnetron püskürtme yöntemi ile ZnO:Al2O3 ince filmlerın üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada RF Magnetron Püskürtme Yöntemi ile silikon alttaş üzerine 200 °C'de Al2O3 katkılı ZnO (çinko oksit) ince filmler üretildi. Farklı Ar/O2 oranlarında büyütülen ince filmler daha sonra hızlı termal tavlama (RTA) sistemi ile bir dakika süresince vakum ve oksijen ortamında tavlandı. Biriktirme süresince argon-oksijen oranının ve farklı ortamlarda tavlama sıcaklığının filmlerin yapısal, optik ve yüzey özelliklerine etkisi XRD, PL ve AFM yöntemleriyle incelendi. ZnO:Al2O3/n-Si numunelerin kristal tanecik boyutu, örgü parametresi, maksimum pik yarı genişliği (FWHM) ve kristallografik analizleri X-ışını kırınım yöntemiyle belirlendi. Hazırlanan numunelerin optik özellikleri, fotolüminesans (PL) spektrumundan alınan veriler yardımı ile belirlendi. Atomik kuvvet mikroskobu (AFM) kullanarak yüzeyin atomik yapısı ve yüzey topografisi incelendi. Hazırlanan ZnO:Al2O3 ince filmlerin en optimal üretim ve tavlama şartları, optik ve yapısal özellikleri belirlendi. Hazırlanan ince filmlerin tavlamadan önce ve tavladıktan sonraki karakterizasyon sonuçları kıyaslandı ve tavlamanın numuneler üzerine olumlu etki yaptığı gözlendi.Anahtar Kelimler : ZnO, RF magnetron püskürtme yöntemi, X- Işını, AFM, Tavlama, optiksel ve yapısal özellikler,

In this study, Al2O3 doped ZnO thin films were deposited on silicon substrates at 200°C by RF magnetron sputtering method. The thin films deposited at different Ar/O2 rates were annealed in vacuum and oxygen ambient by rapid thermal annealing (RTA) system during 1 minute. During deposition the change in argon-oxygen rate and annealing ambient and temperature of thin films on structural, optical and surface properties were investigated by XRD, PL and AFM methods. Crystal grain size, lattice parameter, full width at half maximum (FWHM) values and crystallographic analysis of ZnO: Al2O3/n-Si structure was carried out by x-ray diffraction method. Optical properties of prepared samples were investigated with the help of photoluminescence (PL) spectroscopy. Atomic surface structure and surface topography were measured by atomic force microscopy (AFM) method. According to optical and structural properties, the optimum deposition and annealing conditions of deposited ZnO: Al2O3/n-Si thin films were determined. The experimental results of prepared thin films were compared with before and after annealing procedure and it was concluded that the annealing procedure has positive effect on prepared samples.Key Words : ZnO, RF magnetron sputtering system, X- Ray, AFM, Annealing, Optical and structural properties,