بررسي اثر زمان لايه نشاني بر خواص فيزيكي لايه هاي نازك N:ZnO

Investigation of the layer deposition time effects on physical properties of thin layers N:ZnO

در اين تحقيق لايه‌هاي نازك N:ZnO روي زير لايه شيشه با استفاده از كندوپاش DC در فشار كاري Torr 2-10×2 در مخلوط گازهاي آرگون و نيتروژن لايه نشاني شدند. ضخامت، ريخت‌شناسي، ساختار كريستالي و خواص اپتيكي لايه‌ها در سه زمان كندوپاش مختلف شناسايي شدند. با افزايش زمان لايه نشاني، ضخامت لايه‌ها، زبري سطح و ارتفاع دانه‌ها افزايش مي‌يابد. لايه‌ها داراي بافت قوي كريستالي در راستاي (002) با ساختار هگزاگونال (ورتسايست) هستند. با ورود نيتروژن به درون ساختار بلوري ZnO ثابت شبكه c نسبت به حالت ZnO خالص افزايش مي‌يابد. شكاف باند اپتيكي لايه‌ها نزديك 3/2 الكترون ولت بدست آمد كه با افزايش ضخامت افزايش يافت اين نتيجه با طيف سنجي فوتولومينسانس تاييد شد. طيف رامان مؤيد نتايج XRD و ورود آلايش نيتروژن به درون ساختار كريستالي اكسيد روي بود. ضخامت لايه‌ها با روش سوين پل محاسبه شد كه نزديك به ضخامت اندازه‌گيري شده بود.

The thin films of N: ZnO are deposited on the glass substrate by the DC magnetron sputtering in 10-2 Torr pressure in equal amount of Ar and N2 as sputtering gas. Thickness, morphology, crystalline structure and optical properties of layers were detected in three different sputtering time depositions. By increasing the time deposition, the thickness of the layers, the roughness of the surfaces and the height of the grains increase. The hexagonal (wurtzite) N:ZnO structure layers have grown with high (002) textured structure. In the N:ZnO, the lattice parameter, c, increases compare to pure ZnO. These layers have an optical gap about 3.2 eV which increased with thickness increasing this result was confirmed by photoluminescence spectra. The Raman spectrum confirmed the XRD results and the doping of nitrogen into the crystal structure of zinc oxide. The thickness of the layers was calculated by the Swanepoel method, which was close to the thickness measurement.