تغييرات فازي لايه نازك اكسيد مس در كند و پاش پلاسمايي واكنشي

Phase Changes of Thin Copper Oxide Layer Induced by Reactive Plasma Sputtering

دراين پژوهش به بررسي پارامتر هاي موثر بر روي توليد لايه نازك اكسيد مس توسط دستگاه كندوپاش مغناطيسي جريان مستقيم با هندسه استوانه اي پرداخته ايم. گاز آرگون با درصد خلوص بسيار بالا(99.9%) بعنوان گاز كاري و نسبت هاي متفاوت گاز اكسيژن بعنوان گاز واكنشي استفاده شده است. همچنين زيرلايه هاي متفاوت استيل و BK7 براي لايه نشاني بكار گرفته شده است. درصدهاي مختلف گاز اكسيژن 5%، 10% و 20% در محفظه ي عمل تزريق شده است. سپس براي بررسي نتايج حاصل از فرآيند كند و پاش آناليزهاي متفاوتي را انجام داده ايم. براي بررسي ساختار بلوري و فازي و غلظت اتمي، آناليزهاي XRD و EDX، براي بررسي مورفولوژي و دانه بندي، آناليز AFM، براي بررسي خواص اپتيكي (ضريب جذب و شكاف نواري) آناليز اسپكتروفوتومتري و براي بررسي ضخامت لايه ها از دستگاه پروفايلمتراستفاده كرده ايم. نتايج نشان مي دهند كه با افزايش درصد گاز اكسيژن ضخامت لايه ها كاهش مي يابد. تشكيل فازهاي Cu2O و CuO بستگي به درصد گاز تزريق اكسيژن در حين لايه نشاني دارد. مورفولوژي و زمختي سطح نيز تحت تاثير درصد گاز اكسيژن قرار مي گيرد. بروز خواص نيمرسانايي در درصدهاي بالاتر گاز واكنشي اكسيژن مشاهده مي گردد.

In this study, we investigated the effective parameters on the synthesis of a thin copper oxide layer by cylindrical DC magnetron sputtering device. Argon as working gas with impurity of 99.9% and oxygen as reactive gas at various ratios were used. Also different substrates of steel and BK4 has been used. Three percentages of oxygen gas as 5%, 10, and 20% were injected to the chamber. Various analyses performed to characterize the sputtering results. In order to investigate phase and crystal structure and atomic concentration XRD, EDX analyses, for morphology and grains structures AFM analysis, for optical properties (absorption coefficient and band gap) spectrophotometry, and for thickness measurement profilemeter device were used. The results show that by increasing the oxygen content the layer’s thicknesses decrease. Formation of Cu2O and CuO is depended to the injected oxygen percentage. Morphology and roughness are also affected by oxygen content. Appearance of semiconducting properties are observed at higher amount of reactive oxygen gas.