مشخصه یابی لایه های نازک cdo رشد داده شده به روش سل-ژل
چکیده
در سال های اخیر لایه های نازک اکسیدکادمیم (cdo) به دلیل داشتن رسانایی الکتریکی خوب و عبور بالا در ناحیه ی مرئی به عنوان ماده مطلوب جهت ساختن قطعات اپتوالکترونیکی همچون حسگرهای گازی، سلول های خورشیدی و دیودهای نوری مورد توجه قرار گرفته اند. cdo ذاتا یک نیمرسانای نوع n با ساختار بلوری مکعبی است، که دارای گاف نواری مستقیم با انرژی ev7/2-2/2 و گاف نواری غیرمستقیم با انرژی ev 98/1 می باشد. لایه های نازک cdo با استفاده از روش های متفاوت از جمله حمام شیمیایی، کندوپاش، تجزیه ی گرمایی افشانه ای و سل-ژل رشد داده شده اند. در این پایان نامه لایه های نازک cdo خالص و آلایش یافته با فلوئورین بر روی زیر لایه های شیشه ای به روش های سل-ژل و تجزیه ی گرمایی افشانه ای رشد داده شده اند. عملیات بازپخت نمونه ها در یک کوره ی الکتریکی تحت فشار جو انجام شده است. برای مشخصه یابی نمونه های مورد مطالعه، اندازه گیری های مختلفی به کار گرفته شد. پراش پرتو x برای تعیین فاز و ساختار هر فاز، اندازه گیری میزان عبور جهت تعیین تغییرات ضریب جذب اپتیکی بر حسب طول موج، میکروسکوپ روبشی الکترونی برای مشاهده توپولوژی سطح و مورفولوژی نمونه ها و دستگاه چهار پایانه ای برای تعیین مقاومت لایه ها. تمام لایه های رشد داده شده، بلوری و با ساختار مکعبی بودند. نتایج به دست آمده از این مطالعه نشان داد که دمای بازپخت 350 درجه ی سانتی گراد دارای بیشینه ضریب بهینگی است و مناسب ترین دمای بازپخت برای تهیه ی لایه های نازک cdo با کیفیت بالا می باشد. برای این نمونه عبور اپتیکی در ناحیه ی مرئی به حدود 80% می رسد. گاف نواری مستقیم و غیرمستقیم این نمونه به ترتیب 61/2 و 03/2 الکترون ولت و مقاومت ویژه ی آن به دست آمد. اگر چه پراش پرتو x نشان می داد که نمونه ی رشد یافته به روش تجزیه ی گرمایی افشانه ای کیفیت ساختاری بهتری دازد، نمونه ی آماده شده به روش سل-ژل دارای عبور اپتیکی بالاتری است. مطالعه تاثیر سرعت چرخش بر خواص اپتیکی لایه های cdo به روش سل-ژل چرخشی نشان داد که با افزایش سرعت چرخش از 2000 به 3000 دور بر دقیقه، گاف نواری مستقیم و غیرمستقیم به ترتیب از 53/2 به 64/2 و 43/1 به 61/1 افزایش می یابد. بررسی تاثیر آلایش فلوئورین (تا 20% اتمی) بر خواص فیزیکی لایه های cdo نشان داد که نمونه ی آلایش شده با 15% فلوئورین دارای ضریب بهینگی بیشینه می باشد. عبور اپتیکی این نمونه در ناحیه ی مرئی نزدیک به 85% است. گاف نواری مستقیم و غیرمستقیم این نمونه نیز به ترتیب 64/2 و 98/1 الکترون ولت محاسبه شد و مقاومت ویژه ی آن به دست آمد. همچنین نتایج به دست آمده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان می دهد که با افزایش میزان فلوئور، اندازه ی دانه کاهش می یابد.