كنترل خواص اپتيكي لايه‌هاي نازك Cd1-xZnxS توسط عمليات حرارتي

Controlling optical properties of Cd1-xZnxS thin films by heat treatment

در اين تحقيق نانوذرات (x=0.5,0.8) Cd1-xZnxS به‌كمك تابش ماكروويو تهيه شدند. خواص ساختاري نانوذرات با استفاده از پراش پرتو ايكس (XRD)، تبديل فوريه فروسرخ (FTIR) و پراش انرژي پرتو ايكس (EDAX) مورد بررسي قرار گرفت. نتايج بررسي‌هاي XRD نشان مي‌دهد كه ساختار بلوري نانوذرات Cd0.5Zn0.5S از نوع مكعبي و نانوذرات Cd0.2Zn0.8S از نوع هگزاگونال مي‌باشد و كوچكتر شدن اندازه بلورك‌ها وارد شدن Zn در شبكه را گزارش مي‌دهد. طيف سنجيFTIR وجود پيوندها را تاييد مي‌كند. طيف سنجي EDAX مقدار واقعي نمونه‌ها را نشان مي‌دهد لايه‌هاي نازك (8/0و5/0x=) Cd1-xZnxSبه‌روش تبخير حرارتي با استفاده از نانوذرات ساخته شده، بر روي زيرلايه‌هاي شيشه‌اي با دماي 200 درجه سانتيگراد ساخته شدند. به‌منظور بررسي اثر عمليات حرارتي روي خواص اپتيكي اين لايه‌ها، نمونه‌ها در دماهاي مختلفي تحت خلا گذاشته شدند. مطالعه ساختاري و اپتيكي و بررسي ريخت نمونه‌ها با شرايط مختلف عمليات حرارتي، با استفاده از تحليل پراش اشعه x و طيف سنج UV انجام گرديد. نتايج نشان مي‌دهد كه با افزايش دماي بازپخت ضريب جذب و ضريب شكست نمونه‌ها افزايش مي‌يابد. اما افزايش دماي بازپخت، كاهش اندازه گاف نوار انرژي را در نمونه‌ها به‌دنبال داشته است. همچنين افزايش آلايش روي در جايگاه كادميم در تركيب مورد مطالعه با كاهش ضريب شكست و افزايش اندازه گاف انرژي همراه بوده است.

In this study, Cd1-xZnxS (x=0.5, 0.8) are synthesized by the microwave irradiation. The structural properties of powders were studied using X-Ray diffraction, Fourier transform infra-red and energy dispersive X-ray. The XRD study showed that Cd0.5Zn0.5S and Cd0.8Zn0.2S crystallize in a Cubic and Hexagonal structures respectively. Decreasing the crystallite sizes was observed with Zn doping in lattice. The FTIR analysis confirms the formation of bonds. The EDAX spectrophotometry shows the appropriate compositions. Cd1-xZnxS (x=0.5, 0.8) thin films were made using Cd1-xZnxS (x=0.5, 0.8) nanoparticles in thermal evaporation system on glass substrate under 200°C. For investigating the impact of heat treatment on optical properties of films, specimens were kept at various temperatures under vacuum conditions. The structural, optical, and surface morphological properties of the films were studied using energy dispersive X-ray, X-Ray diffraction, and UV visible spectrophotometer. The result showed that by increasing the annealing temperature the absorption coefficient and the refractive index increase. However, with the increment of annealing temperature, the bad gap energy decreases. Likewise, by increasing the doping level of Zn on Cd sites in compound, a reduction in absorption coefficient, refractive index was observed.