عنوان

بررسی برخی خواص الکتریکی لایه های نازک نانو ساختار اکسید روی تهیه شده به روش سل- ژل

Number

‭۳۵۳۹پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

بررسی برخی خواص الکتریکی لایه های نازک نانو ساختار اکسید روی تهیه شده به روش سل- ژل

First Statement of Responsibility

/سجاد قاسم بگلی

Name of Publisher, Distributor, etc.

تبریز: دانشگاه تبریز ، دانشکده فیزیک ، حالت جامد و الکترونیک

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۱۵۴‬ص.‬

Text of Note

چاپی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

فیزیک

Date of degree

‮‭۱۳۹۰/۱۰/۲۵‬

Body granting the degree

تبریز: دانشگاه تبریز ، دانشکده فیزیک ، حالت جامد و الکترونیک

Text of Note

نظر بر اینکه اکسید روی یک نیم رسانا با گاف باندی پهن می باشد به عنوان یک ماده‌صی مفید برای گسترش قطعات الکترونیکی و اپتوالکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد .اکسید روی علاوه بر کاربرد به عنوان یک رسانای شفاف و حسگر گازی، در ساخت واریستورها و سلولهای خورشیدی مورد استفاده قرار می گیرد .روش سل- ژل یک روش ساده، کم هزینه و جذاب برای تهیه لایه های نازک اکسید روی بوده و امکان تهیه لایه-هائی با سطوح بزرگ و یکنواخت برای کاربردهای صنعتی را فراهم می کند در این کار تجربی برای تهیه لایه های نازک اکسید روی از روش سل- ژل و غوطه وری در سلی از محلولهای زینک استات دی هیدرات، ایزوپروپانول و دی اتانول آمین به ترتیب به عنوان ماده اولیه، حلال و پایدارساز استفاده شده است .قبل از بررسی خواص فیزیکی، لایه‌صها تحت عملیات حرارتی قرار گرفته‌صاند تا کیفیت آنها بالا رود .در این پروژه، لایه‌صهای نازک اکسید روی با استفاده از روش سل- ژل و از سلی با غلظت ‮‭۱.۱۵‬ مول بر لیتر و با ضخامت بهینه تهیه و در دماهای به ترتیب ‮‭۴۵۰‬ ، ‮‭۵۵۰‬ و ‮‭۶۰۰‬ درجه سانتیگراد بازپخت شده‌صاند و پس از بازپخت، برخی از پارامترهای الکتریکی مانند مقاومت ویژه، رسانندگی الکتریکی، ضریب ثابت هال و گاف باندی برای نمونه هایی که در سه دمای مختلف بازپخت شده‌صاند، اندازه‌صگیری و نتایج باهم مقایسه شده‌صاند .ضمنا ساختار لایه‌صها که در سه دمای مختلف بازپخت شده‌صاند با استفاده از ‮‭XRD‬ و ‮‭SEM‬ مورد بررسی قرار گرفته‌صاند .منحنی طیف های عبوری حاصل از فیلم ها نشان می دهد که در ضخامت های پایین، درصد عبور بالا بوده و با افزایش ضخامت، فیلم ها کدرتر شده و درصد عبور کاهش می یابد، همچنین گاف باندی با افزایش دمای بازپخت کاهش می یابد .تحلیل های ‮‭XRD‬ نشان می دهند که ساختار فیلم‌صهای تهیه شده چند بلوری بوده و فیلم‌صها دارای ساختار نانوکریستال با اندازه دانه های بین ‮‭۱۵‬ تا ‮‭۵۰‬ نانومتر بوده و در حالت پودری اندازه دانه‌صها تا ‮‭۹۰‬ نانومتر می رسد و با افزایش دمای بازپخت، قطر دانه‌صها بزرگتر شده و ساختار فیلم‌صها منظم‌صتر و بلورینگی افزایش و میزان تخلخل ها کاهش می یابد .نتایج حاصل از اندازه گیری رسانندگی در دماهای مختلف با استفاده از یک زمپا نشان می دهند که با افزایش دما رسانندگی افزایش و مقاومت ویژه کاهش می یابد، زیرا ‮‭ZnO‬ یک نیمرسانای نوع ‮‭n‬ است که در آن تعداد حاملها با افزایش دما، افزایش پیدا می کند .نتایج حاصل از اندازه گیری ضریب ثابت هال حاکی از این است که این ضریب با افزایش دمای بازپخت کاهش پیدا می کند که به دلیل افزایش بلورینگی در ساختار فیلم‌صهاست .نتایج حاصل از میکروسکوپ الکترونی ‮‭SEM‬ بیانگر افزایش بلورینگی و نظم شبکه کریستالی اکسید روی و نیز افزایش اندازه دانه ها به دلیل افزایش دمای بازپخت می باشد.

Text of Note

Owing to its broadband gap as a semiconductor, zinc oxide is used as a useful material in order to develop electronic and opto-electronic devices. In addition to its uses as a transparent conductor and gas sensor, zinc oxide is used in the construction of capacitors and solar cells. Sol-gel is a simple, affordable and attractive technique providing possibility to prepare homogeneous zinc oxide thin films with large areas and uniform thicknesses for industrial applications. In this experimental work, the sol-gel process accompanying dip-coating technique has been used in a sol comprising, zinc acetate dehydrate, isopropanol and diethanol amine as precursor, solvent and stabilizer, respectively for preparation of zinc oxide films on glass substrates. Before examining the physical properties, layers have been undergone a thermal process in order to increase their quality.In this project, a number of thin zinc oxide layers with optimized thicknesses have been prepared from a solution with a concentration of 1.15moles per litter by sol-gel technique and annealed at three different temperature of 450, 550 and 600oC, respectively. Then, some electrical parameters such as electrical resistivity, electrical conductivity, Hall coefficient and band gap for the samples annealed at three different temperatures have been measured and the obtained results have been compared. Mean while, structures of the layers annealed at three different temperatures have been studied via XRD and SEM techniques. Transmittance spectra obtained from these films show that transparency percent is high at low thicknesses but by increasing the thickness, films become more opaque and transparency is reduced. Band gap is also decreased by increasing the annealing temperature. XRD analysis show that the produced films are polycrystalline and have nanocrystalline structure with grains having diameters in the range 15-50 nm and they grow even larger to 90nm in powder form. by increasing the annealing temperature, grains become larger, more crystalline and less porous. Results from conductivity measurements at different temperatures using a cryostat show that conductivity increases with increasing temperature and resistivity is decreased due to the increase in the number of charge carriers in ZnO which acts as a semiconductor. Results obtained from Hall measurements indicate that this coefficient decreases with increasing the annealing temperature which is due to the increase of the crystallinity in the film structure. Scanning Electron Microscopy (SEM) reveals that by increasing the annealing temperature, crystallinity and periodicity of zinc oxide crystal lattice as well its grain size are increases.

Nano structured ZnO thin films, Sol-gel, Dip-coating, Electrical properties, Annealing temperature, Structure of Zinc Oxide

Sol-gel

Dip-coating

Electrical properties

Annealing temperature

Structure of Zinc Oxide

قاسم بگلی، سجاد

پرهیزگار،مجتبی، استاد راهنما

بیدادی، حسن، استاد راهنما

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی