Přejít k obsahu


Reactive magnetron sputtering of Ni doped ZnO thin film: Investigation of optical, structural, mechanical and magnetic properties

Citace:
RAJENDRAN, S., NETRVALOVÁ, M., SAVKOVÁ, J., NOVÁK, P., OČENÁŠEK, J., ŠUTTA, P., KOVÁČ, J., JAYAVEL, R. Reactive magnetron sputtering of Ni doped ZnO thin film: Investigation of optical, structural, mechanical and magnetic properties. Journal of Alloys and Compounds, 2015, roč. 636, č. červenec 2015, s. 85-92. ISSN: 0925-8388
Druh: ČLÁNEK
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Reactive magnetron sputtering of Ni doped ZnO thin film: Investigation of optical, structural, mechanical and magnetic properties
Rok vydání: 2015
Autoři: Dr. Siddheswaran Rajendran , Ing. Marie Netrvalová Ph.D. , Ing. Jarmila Savková Ph.D. , Ing. Petr Novák Ph.D. , Ing. Jan Očenášek Ph.D. , Doc. RNDr. Pavol Šutta Ph.D. , Jaroslav Kováč , R. Jayavel
Abstrakt CZ: RF magnetronovým naprašováním ve směsi plynů Ar a O2 byly na křemík o teplotě 400°C nadeponovány tenké vrstvy oxidu zinku dotované různým množstvím Ni (ZnO:Ni). Vrstvy byly zkoumány pomocí rentgenové difrakce a azimutálních profilů, ze kterých byla patrna silná preferovaná orientace krystalové struktury ve směru [0 0 1] kolmo k povrchu. Velikost částic, jejich distribuce a homogenita povrchu tenké vrstvy byla studována pomocí FE-SEM, přičemž EDX mapování potvrdilo rovnoměrné rozložení Ni uvnitř ZnO. Mikrostruktura texturovaných sloupcově uspořádaných krystalitů byla studována pomocí TEM a HRTEM, průměrná změřená tloušťka a délka krystalitů byla 50 a 600 nm. Díky vlivu Ni byl pomocí VSM za pokojové teploty změřen počínající ferromagnetismus.
Abstrakt EN: Nickel doped ZnO (ZnO:Ni) thin films are considered to be promising materials for optoelectronic applications. The doping of transition metal ion modifies the optical and physical properties of the materials. Therefore, studies on optical and physical properties are important for such applications. In the present work, the ZnO:Ni thin films with different Ni concentrations were deposited on Si (100) and corning glass substrates at 400 °C by reactive magnetron sputtering using Ar and O2 gas mixture. The (002) growth plane of the ZnO was identified from the X-ray diffraction experiment. It was also confirmed that the films exhibit strong preferred orientation (texture) of crystalline columns in the direction [001] perpendicular to the substrate surface. The optical transmittance, band gap, and refractive indices of the thin films were studied by UV?Vis spectroscopy, photoluminescence and spectroscopic ellipsometry. The optical band gap and refractive index of the thin films decreased with increase of Ni content. The Raman and FT-IR spectroscopic studies were used to explain the modes of vibrations of the functional groups in the material. The surface topography, grain size, distribution, and fine structure of the thin films were analyzed by using scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The hardness of the films was measured using a nanoindenter coupled with AFM. The growth of ferromagnetism by the effect of Ni content was studied by vibrating sample magnetometer (VSM) at room temperature.
Klíčová slova

Zpět

Patička