Vol. 52 (2016), Issue 4, p. 50-57

Influence of Iron Doping on Morphological, Structural and Optical Properties of Zinc Oxide Thin Films Prepared by Dip-coating Method

Zegadi C., Abderrahmane A., Chaumont D., Lacroute Y., Abdelkebir K., Hamzaoui S., Adnane M.

Abstract

УДК 538.975(043.3)

 

Undoped zinc oxide and iron-doped zinc oxide thin films have been deposited by the sol-gel dip-coating method. The Fe/Zn nominal volume ratio was 5% in the solution. The effects of Fe incorporation on morphological, structural, and optical properties of ZnO films were investigated. The scanning electron microscopy measurements showed that the surface morphology of the prepared thin films was affected by Fe doping. The X-ray diffraction patterns of the thin films showed that doped incorporation leads to substantial changes in the structural characteristics of ZnO thin films. The optical absorption measurements indicated a band gap in the range of 3.31 to 3.19 eV. The X-ray photoelectron spectroscopy demonstrated that Fe is incorporated in the ZnO matrix with 6.5 atomic percent (at.%). The energy ­dispersive spectroscopy studies indicated the formation of ZnO with high efficiency.

 

Keywords: sol-gel dip-coating, polycrystalline ZnO, Fe-doping ZnO, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, ultraviolet–visible spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, energy dispersive spectroscopy.

 

 

Тонкие пленки нелегированного оксида цинка и оксида цинка, легированного железом, осаждали золь-гелевым методом получения покрытия окунанием. Номинальное отношение Fe/Zn в объеме раствора было 5%. Были исследованы эффекты включения Fe на морфологические, структурные и оптические свойства пленок оксида цинка. Измерения методом сканирующей электронной микроскопии показали, что на морфологию поверхности полученных тонких пленок влияло допирование железом. Рентгеновские дифрактограммы тонких пленок показали, что легирование приводит к существенным изменениям в структурных характеристиках тонких пленок ZnO. Измерения оптического поглощения указывают на ширину запрещенной зоны в диапазоне от 3,31 до 3,19 эВ. Рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии показано, что Fe включен в матрицу ZnO с 6,5 ат.%. Исследования методом энергодисперсионной спектроскопии показали образование ZnO с высокой эффективностью.

 

Ключевые слова: золь-гелевые покрытия окунанием, поликристаллический ZnO, Fe-легированный ZnO, сканирующая электронная микроскопия, рентгеновская дифракция, оптическая спектроскопия, рентгеновская фотоэлектронная спектро-скопия, энергодисперсионная спектроскопия.

 

 

Download full-text PDF. 558 downloads

Web-Design Web-Development SEO - eJoom Software. All rights reserved.