ویژگی‌های ساختاری و اپتیکی لایه‌های نازک ZnS تهیه شده به دو روش متفاوت PVD و اسپری پایرولیزیز

نوع مقاله: مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

1 عضو هیات علمی دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)

2 مدرس فیزیک

3 مدرس پاره وقت حق التدریسی

چکیده

لایه‌های نازک ZnS بر روی زیرلایه‌های شیشه‌ای در دماهای مختلف زیرلایه به دو روش تبخیر در خلأ (PVD) و اسپری پایرولیزیز لایه‌نشانی شدند و در دمای °C 500 درهوا بازپخت گردیدند. تغییر در خواص اپتیکی و ساختاری لایه‌ها توسط طیف پراش اشعة ایکس و طیف‌سنجی UV/VIS بررسی شد و همچنین به‌کمک داده‌های طیف عبوری، گاف انرژی محاسبه گردید. نتایج آزمایش‌ها حاکی از آن است که همة لایه‌ها دارای ساختار مکعبی هستند. تبلور لایه‌ها در نتیجه بازپخت بهبود و اندازة دانه‌ها افزایش یافته است. توان عبور نور از لایه‌ها در هر دو روش با افزایش ضخامت کاهش یافته است اما در نتیجه بازپخت میزان عبور لایه‌های تهیه شده به‌روش PVD افزایش و عبور فیلم‌های ساخته شده به‌روش افشانه‌ای کاهش پیدا کرده‌اند. علاوه بر آن نتایج متفاوتی در مقادیر گاف انرژی در اثر افزایش در ضخامت و عمل بازپخت در هر دو روش مشاهده می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Structural and optical properties of ZnS thin films prepared by two different methods of PVD and spray pyrolysis

چکیده [English]

ZnS nanolayers were deposited on clean glass substrates at different temperatures, by either physical vapor deposition (PVD) or spray pyrolysis (SP) method. All the samples were annealed in air at 5000 C. Optical and structural properties of the thin films were examined by UV/v is spectroscopy and XRD analysis. Band gaps of the ZnS thin films are obtained from the spectroscopy data. XRD analysis shows that all the films have a cubic structure. By annealing, crystallinity of the samples is improved and the grain sizes are increased. Transparencies of the samples become lower as the films thickness is increased. However, the PVD samples are higher and the SP ones lower transparent through the annealing process. Different behaviors of the samples to the annealing process and film thickness are also discussed. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • ZnS
  • Thin films
  • Spray pyrolysis
  • Structural and optical properties
  • PVD
 [1] WL. Davidson, X-ray diffraction evidence for ZnS formation in zinc activated rubber vulcanizates, Physical Review 74 (1948)116–7.

[2] X. Jiang, Y. Xie, J. Lu, L. Zhu, W. He, Y. Qian, Chemistry of Materials, 13 (2001)1213.

[3] N.R. Rawaskar, D. Sathaye, M.M. Bhadbhade, K.R. Patil, Applicability of liquid–liquid interface reaction technique for the preparation of zinc sulfide nano particulate thin films, Materials Research Bulletin. 37 (2002) 1539-1546.

[4] B. Elidrissi, M. Addou, M. Regragui, A. Bougrine, A. Kachouane, J.C. Bernecde, Structure, composition and optical properties of ZnS thin films prepared by spray pyrolysis, Materials Chemistry and Physics 68 (200) 175-179.

[5] S. Yamaga, A. Yoshikawa, H. Kasai, Electrical and optical properties of donor doped ZnS films grown by low-pressure MOCVD Journal of Crystal Growth 86 (1988) 252-256.

[6] N.K. Morozova, V.A. Kuznetsov, Zinc Sulfide: Preparationand Optical Properties Nauka, Moscow (1987) 200.

[7] H. Hu, W. Zhang, Synthesis and properties of transition metals and rare-earth metals doped ZnS nanoparticles, Optical Materials 28 (2006) 536-550.

[8] D. Nithyaprakash, M. Ramamurthy, P. Thirunavukarasu, T. Balasubramaniam, J. Chandrasekaran, P. Maadeswaran, effect of substrate temperature on structural, optical and thermal properties of chemically sprayed ZnS thin films, Journal  of Optoelectronic and Biomedical Materials, 1 (2009) 42-51.

[9] R. GholipourDizaji, J. Izavaraki, A. Ehsani, ,Effect of thickness on the structural and optical properties of ZnS thin films prepared by flash evaporated technique equipped with modified feeder, Chalcogenide Letters, 1 (2011), 231–237.

[10] X. Wu, F. Lai, Y. Lin, Z. Huang, R. Chen, Effects of substrate temperature and annealing on the structure and optical properties of ZnS film, Proceedings of SPIE 6722 (2007) 67222L 1-6.

[11] A. Karim, R.N. Arle, S. Mujeeb, Studies on structural and optical characterization of zinc sulfide films by chemical spray deposition, Research Expo International Multidisciplinary Research Journal 2 (2012).