مطالعة تأثیر ضخامت و آهنگ لایه‌نشانی بر ویژگی‌های ساختاری لایه‌های نازک آلومینیوم بر روی بستر ITO/PEDOT:PSS/Alq3 تهیه شده به‌روش تبخیر گرمایی در خلاء

فدوی اسلام, محمد رضا; شریعتی نیا, فاطمه

doi:10.22055/jrmbs.2023.18298

مطالعة تأثیر ضخامت و آهنگ لایه‌نشانی بر ویژگی‌های ساختاری لایه‌های نازک آلومینیوم بر روی بستر ITO/PEDOT:PSS/Alq3 تهیه شده به‌روش تبخیر گرمایی در خلاء

نوع مقاله : مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

گروه آموزشی نانو فیزیک و ماده چگال، دانشکده فیزیک، دانشگاه دامغان

10.22055/jrmbs.2023.18298

چکیده

هدف از این پژوهش بررسی تأثیر تغییر ضخامت و آهنگ‌های لایه‌نشانی متفاوت لایه‌های نازک آلومینیوم بر روی بستر ITO/PEDOT:PSS/Alq₃بر ویژگی‌های ساختاری لایة آلومینیوم است. بدین منظور لایه‌های نازک PEDOT:PSS، و Al به‌ترتیب بر روی زیر لایه ITO لایه نشانی شدند. برای بررسی اثر تغییر ضخامت، لایه‌های نازک آلومینیوم با ضخامت‌های 60 و 80 و 100 نانومتر و برای بررسی اثر تغییر آهنگ لایه‌نشانی، لایه‌های نازک آلومینیوم با آهنگ های 1_/0 و 5_/0 و 1 و nm/s 2 بر روی لایة ₃Alq به‌روش تبخیر گرمایی لایه‌نشانی شدند. لایة PEDOT:PSS با روش لایه‌نشانی چرخشی با دستگاهspin coating ساخت شرکت Backer لایه نشانی شد. لایه‌های ₃Alq و Al به‌ترتیب با روش لایه نشانی تبخیر گرمایی در خلاء با دستگاه تبخیر گرمایی در خلاء ساخت جهاد دانشگاهی دانشگاه شریف لایه نشانی شدند. ساختار لایه‌ها توسط پراش پرتو ایکس (XRD) و ریختار آنها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی اثر میدان (FESEM) و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) مطالعه شدند. مشخصه‌یابی پراش پرتو ایکس نشان داد که لایه‌های تهیه شده با ضخامت کمتر از nm 100 و با آهنگ لایه‌نشانی کمتر از nm/s 1 دارای ساختار بس‌بلوری با قله‌هایی در راستای صفحه (111) می‌باشند. تصاویر FESEM ساختار دانه‌ای نمونه‌ها را نشان می‌دهد. افزایش آهنگ لایه‌نشانی منجر به افزایش خوشه‌ها در سطح لایه می‌شود که افزایش اندازه دانه‌ها را به‌همراه دارد. تصاویر AFM نشان می‌دهند که افزایش ضخامت لایه و آهنگ لایه نشانی باعث افزایش زبری سطح لایه می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

ماده چگال

عنوان مقاله [English]

The study effect of thickness and deposition rate on structural properties of aluminum thin films prepared by thermal evaporation technique

نویسندگان [English]

Mohammad Reza Fadavieslam
Fatemeh Shariatiniya

School of Physics, Damghan University, Damghan, Iran

چکیده [English]

In this study, PEDOT:PSS, Alq₃ and Al thin films were deposited on the ITO substrate, respectively. The of aluminum thin films with different thicknesses and deposition rates were deposited on Alq₃ film by thermal evaporation technique. The structure of the films by X-ray diffraction (XRD) and their morphology by field effect scanning electron microscope (FESEM) and atomic force microscopy (AFM) were studied. X-ray diffraction characterization showed that the films prepared with a thickness less than 100 nm and with a deposition rate less than 1 nm/s have a polycrystalline structure with a peak along the (111) plane. The FESEM images show the grain structure of the samples. Increasing deposition rate leads to the increase of clusters on the surface of film that resulting an increase in the size of the grains. The AFM images show that increasing the thickness and deposition rate of film cause to increase the surface roughness of film.

کلیدواژه‌ها [English]

Aluminum
thin film
thermal evaporation
deposition rate

مراجع

[1] E. Feyzi, F. Hajakbari, A.R. Hojabri, Effect of annealing temperature on structural, morphological and optical properties of Cu/NiO thin films, Journal of Research on Many-body Systems 12 (2022) 23-36. https://jrmbs.scu.ac.ir/article_17344.html

[2] M. Nemti, M. Yuonesi, Changing of optical and structural properties of nano layer zinc oxide doping with manganese with physical parametres, Journal of Research on Many-body Systems 9 (2019) 173-185. https://jrmbs.scu.ac.ir/article_14876.html?lang=en

[3] K. Bordo, H.-G. Rubahn, Effect of deposition rate on structure and surface morphology of thin evaporated Al films on dielectrics and semiconductors, Materials Science 18 (2012) 313-317. https://doi.org/10.5755/j01.ms.18.4.3088

[4] H. Khachatryan, S.-N. Lee, K.-B. Kim, H.-K. Kim, M. Kim, Al thin film: The effect of substrate type on Al film formation and morphology, Journal of Physics and Chemistry of Solids 122 (2018) 109-117. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2018.06.018

[5] G. Hass, J.E. Waylonis, Optical constants and reflectance and transmittance of evaporated aluminum in the visible and ultraviolet, JOSA 51 (1961) 719-722. https://doi.org/10.1364/JOSA.51.000719

[6] C.W. Hollars, R.C. Dunn, Evaluation of thermal evaporation conditions used in coating aluminum on near-field fiber-optic probes, Review of Scientific Instruments 69 (1998) 1747-1752.

[7] M. Yahya, M.R. Fadavieslam, The effects of argon plasma treatment on ITO properties and the performance of OLED devices, Optical Materials 120 (2021) 111400. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2021.111400

[8] H. Khachatryan, S.-N. Lee, K.-B. Kim, M. Kim, Deposition of Al thin film on steel substrate: the role of thickness on crystallization and grain growth, Metals 9 (2018) 12. https://doi.org/10.3390/met9010012

[9] S.K. Sharma, D.Y. Kim, Abnormal residual stress in nanostructured Al thin films grown on Ti/glass substrates, Current Applied Physics 13 (2013) 1874-1879. https://doi.org/10.1016/j.cap.2013.07.022