Elektrokimyasal büyütme tekniği ile fe2o3 ince filmlerin elde edilmesi ve tavlamaya bağlı değişiminin incelenmesi

Abstract

Elektrokimyasal büyütme tekniği ile ITO kaplı cam altlıklar üzerine hematit ince filmlerinin sentezi ve büyütme sonrası tavlama sıcaklığına bağlı film yapısındaki değişimler incelenmiştir. Büyütme sonrası 500-600oC aralığındaki sıcaklıklarda tavlanmasıyla oluşan Fe2O3 ince filmlerin yapısal, optik ve morfolojik karakteristikleri XRD, Soğurma, Raman, SEM, FTIR ve AFM ölçümleriyle belirlendi. Soğurma ölçümleriyle ITO üzerine büyütülen Fe2O3 filmlerinin tavlamaya bağlı olarak değişen yasak enerji aralığı 2,0 ile 2,2 eV arasında bir değer olarak hesaplandı. Büyütülen filmlerin tavlama sonrasındaki XRD analizinde Fe2O3 filmi rombohedral kristal yapı oluşturduğu gözlemlenmiştir. Hematit ince filmlerinin farklı tavlama sıcaklıklarına bağlı olarak 209 ile 1305 cm-1 aralığında Raman pikleri gözlemlenmiştir. SEM analizinde hematit yapısına ait kristal yapıların oluştuğu belirgin bir şekilde görülmekte ve tavlama sıcaklığının artmasıyla tanecik boyutunda artışların olduğu gözlemlenmiştir. FTIR analizlerinde tavlama öncesine ait pikler 462,3-1558,3 cm-1 aralığında iken, farklı sıcaklıklarda çalışılan tavlama işleminden sonra 471,5-3660,5 cm-1 yükselmiştir. Farklı tavlama sıcaklıklarında alınan AFM görüntülerin yüzey pürüzlülük değerleri (11-46 nm aralığında) ortalama pürüzlülük değerleriyle (14-51 nm aralığında) uyumlu olduğu gözlemlenmiştir. Tavlama sıcaklığı arttıkça hematit ince film yapısında iyileşmelerin olduğu analizler sonucunda belirtilmiştir.

By using electrochemical deposition technique, synthesis of hematite (Fe2O3) thin films over ITO coated glass substrate and change in film structure, which are based on annealing temperature after growth, were examined. Structural, optic, and morphologic characteristics of Fe2O3 thin films, which included by annealing following deposition in the range of 500-600 °C, were determined by means of XRD, Absorption, Raman, SEM, FTIR, and AFM measurements. Bang gap energy interval of Fe2O3 thin films, which were deposition over ITO films through absorption measurements, were calculated between 2,0 and 2,2 eV. In XRD analysis of deposition films after annealing, it was observed that Fe2O3 films composed rhombohedral crystal structures. Hematite thin films depending upon changing annealing temperatures indicate Raman peak values between 209 and 1305 cm-1.In SEM analysis, it was explicitly seen that there were crystal particles in hematite structure and increase in particles sizes due to enhancement of annealing temperature. While peak values were 462,3-1558,3 cm-1 before annealing in FTIR analysis, peak values enhancement to 471,5-3660,5 cm-1 levels after annealing process in varied temperatures. It was observed that there is a compatibility between surface roughness values (range:11-46 nm) and average roughness values (range:14-51 nm) unevenness values of AFM images in varied annealing temperatures. By means of analysis, it was determined that there is improvement in hematite thin films structure as long as increasing of annealing temperature.