آناليز الگوي پراش پرتو ايكس لايه هاي نازك نانو ساختار اكسيد روي با استفاده از روش ويليامسون - هال(W-H)

X-ray diffraction analysis of zinc oxide nano-structure thin films using Williamson-Hall method

لايه هاي نازك نانو ساختار اكسيد مروري با استفاده از لايه نشاني فلز روي ( Zn) خالص به روش كند و پاش مگنتروني روي زير لايه ي كوارتز و باز پخت آن در دماي ثابت C° 700 و بازه زماني متغير يك، دو، سه، چهار و پنج ساعت تهيه شد. جهت بررسي مشخصات ساختاري نانو ذرات اكسيد روي، يك ارزيابي مقايسه اي متوسط اندازه دانه هاي بدست آمده از اندازه گيري مستقيم ميكروسكوپ الكتروني روبشي و تحليل پهناي پيك هاي، طيف پراش پرتو ايكس انجام گرفت. اين لايها داراي ساختار بلوري هگزاگونال ورتزايت مي باشند. بررسي تصوير SEM نمونه باز پخت شده در مدت زمان يك ساعت نشان مي دهد كه اين لايه داراي ساختار بلوري تنگ پكيده شش گوشي (HCP) است. در حالي كه در مورد بقيه لايه هاي نازك، تشكيل نانو ذرات كروي تاييد مي شود. اندازه ذرات و كرنش شبكه با استفاده از تحليل پهن شادگي و گسترش پيكهاي نانو ذرات اكسيد روي، با دو روش مختلف ويليامسون-هال و شرر مطالعه شد. اين نتايج با نتايج حاصل از تحليل تصاوير SEM، هم خواني خوبي دارند.

Zn pure thin films were prepared by magnetron sputtering deposition on quartz substrate. Then, they were annealed at a temperature of 700°C and 5 different time intervals, i.e., 1h, 2h, 3h, 4h and 5h to form zinc oxide nano-structure thin films. To study the structural properties of ZnO nano particles, mean particle size was compared using both SEM micrographs and X-ray peak broadening analysis. These films have wurtzite crystal structure. Investigation of SEM micrograph of 1h- annealed layer reveals that this film has hcp crystal structure; while, formation of spherical nanoparticles is confirmed for the other thin films. Crystalline size and lattice strain were evaluated using X-ray peak broadening analysis of ZnO nano particles, using two different models suggested by Williamson-Hall and Scherrer, as well. Obtained results are in good agreement with that deduced from SEM analysis