ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ Ủ ĐẾN HÌNH THÁI BỀ MẶT VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA MÀNG NiO LẮNG ĐỌNG BẰNG PHÚN XẠ PHẢN ỨNG | Quân | TNU Journal of Science and Technology

ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ Ủ ĐẾN HÌNH THÁI BỀ MẶT VÀ TÍNH CHẤT QUANG CỦA MÀNG NiO LẮNG ĐỌNG BẰNG PHÚN XẠ PHẢN ỨNG

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 23/05/24                Ngày hoàn thiện: 07/10/24                Ngày đăng: 08/10/24

Các tác giả

1. Trần Bảo Quân, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
2. Phạm Minh Tâm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
3. Nguyễn Khắc Bình, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành
4. Phạm Hoài Phương, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành
5. Ngô Hải Đăng, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành
6. Phạm Thị Kim Hằng Email to author, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt


Trong nghiên cứu này, phương pháp phún xạ phản ứng được sử dụng để lắng đọng màng NiO trên Al2O3/lam kính ở nhiệt độ 250 °C. Sau đó, màng NiO được ủ ở các nhiệt độ khác nhau trong không khí (300 °C, 350 °C, 400 °C, 450 °C, và 600 °C). Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến cấu trúc tinh thể, hình thái bề mặt và tính chất quang của màng NiO được nghiên cứu bằng nhiễu xạ tia X, kính hiển vi điện tử quét, quang phổ UV-Vis. Phân tích nhiễu xạ tia X cho thấy màng NiO phát triển theo hướng (111) và (200). Khi nhiệt độ ủ trên 450 °C, đỉnh (200) biến mất và đỉnh mới (220) xuất hiện. Hình ảnh từ kính hiển vi điện tử quét cho thấy sự tăng cường về độ nhám bề mặt và tăng kích thước hạt. Các mẫu đều thể hiện độ truyền qua trung bình trên 65% trong vùng bước sóng 400 - 800 nm, được xác định bằng quang phổ UV-Vis. Năng lượng vùng cấm quang được xác định khoảng 3,467 - 3,658 eV. Kết quả Hall cho thấy màng có điện trở suất cao từ 1,84 ×103 đến 6,15 ×103 Ω.cm, có xu hướng tăng khi tăng nhiệt độ ủ. Kết quả của nghiên cứu này tạo tiền đề cho việc ứng dụng màng NiO cho bộ tách sóng quang UV.

Từ khóa


Màng mỏng niken oxit; Phún xạ phản ứng; Ảnh hưởng nhiệt độ ủ; Hướng mọc tinh thể; Tính chất quang học

Toàn văn:

PDF (English)

Tài liệu tham khảo


[1] C.-C. Diao, C.-Y. Huang, C.-F. Yang, and C.-C. Wu, “Morphological, optical, and electrical properties of p-type nickel oxide thin films by nonvacuum deposition,” Nanomaterials, vol. 10, no. 4, p. 636, 2020.

[2] H. Wang et al., “Effect of sputtering temperature on structure and optical properties of NiO films fabricated by magnetron sputtering,” J. Electron Mater, vol. 46, pp. 4052-4056, 2017.

[3] S. G. Danjumma, Y. Abubakar, and S. Suleiman, “Nickel oxide (NiO) devices and applications: a review,” Int. J. Eng. Res. Technol, vol. 8, pp. 12-21, 2019.

[4] M. Patel, H. Kim, and J. Kim, “All transparent metal oxide ultraviolet photodetector,” Adv. Electron Mater, vol. 1, no. 11, p. 1500232, 2015.

[5] T. L. Chiang, C. S. Chou, D. H. Wu, and C. M. Hsiung, “Applications of p-type NiO in dye-sensitized solar cells,” Adv. Mat. Res., vol. 239, pp. 1747-1750, 2011.

[6] J. H. Lee, Y. H. Kwon, B. H. Kong, J. Y. Lee, and H. K. Cho, “Biepitaxial growth of high-quality semiconducting NiO thin films on (0001) Al2O3 substrates: Microstructural characterization and electrical properties,” Cryst Growth Des., vol. 12, no. 5, pp. 2495-2500, 2012.

[7] P. P. Edwards, A. Porch, M. O. Jones, D. V. Morgan, and R. M. Perks, “Basic materials physics of transparent conducting oxides,” Dalton Transactions, no. 19, pp. 2995-3002, 2004.

[8] Y. Koshtyal et al., “Atomic layer deposition of NiO to produce active material for thin-film lithium-ion batteries,” Coatings, vol. 9, no. 5, p. 301, 2019.

[9] H. Wang et al., “Effect of growth temperature on structure and optical characters of NiO films fabricated by PA-MOCVD,” Vacuum, vol. 86, no. 12, pp. 2044-2047, 2012.

[10] K. S. Usha, R. Sivakumar, and C. Sanjeeviraja, “Optical constants and dispersion energy parameters of NiO thin films prepared by radio frequency magnetron sputtering technique,” J. Appl. Phys., vol. 114, no. 12, p. 123501, 2013.

[11] M. Wang, Y. Thimont, L. Presmanes, X. Diao, and A. Barnabé, “The effect of the oxygen ratio control of DC reactive magnetron sputtering on as-deposited non stoichiometric NiO thin films,” Appl. Surf. Sci., vol. 419, pp. 795-801, 2017.

[12] S. Cheemadan and M. C. S. Kumar, “Effect of substrate temperature and oxygen partial pressure on RF sputtered NiO thin films,” Mater Res. Express, vol. 5, no. 4, p. 046401, 2018.

[13] A. M. Reddy, A. S. Reddy, and P. S. Reddy, “Annealing effect on the physical properties of dc reactive magnetron sputtered nickel oxide thin films,” in Physics Procedia, Elsevier B.V., 2013, pp. 9-14, doi: 10.1016/j.phpro.2013.10.005.

[14] M. Kumar, “Effect of substrate temperature on surface morphology and optical properties of sputter deposited nanocrystalline nickel oxide films,” Mater Res. Express, vol. 6, no. 9, p. 096404, 2019.

[15] A. M. Reddy, C. W. Byun, S. K. Joo, A. S. Reddy, and P. S. Reddy, “Preparation and characterization of Nickel Oxide thin films by direct current reactive magnetron sputtering at different substrate temperatures,” Electronic Materials Letters, vol. 10, no. 5, pp. 887-892, Sep. 2014, doi: 10.1007/s13391-014-2181-3.

[16] N. R. Aswathy, J. Varghese, and R. Vinodkumar, “Effect of annealing temperature on the structural, optical, magnetic and electrochemical properties of NiO thin films prepared by sol–gel spin coating,” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, vol. 31, pp. 16634-16648, 2020.

[17] P. Salunkhe and D. Kekuda, “Effect of annealing temperature on the physical properties of NiO thin films and ITO/NiO/Al Schottky diodes,” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, vol. 33, no. 26, pp. 21060-21074, 2022.

[18] P. Salunkhe, A. V. Muhammed Ali, and D. Kekuda, “Investigation on tailoring physical properties of Nickel Oxide thin films grown by dc magnetron sputtering,” Mater Res. Express, vol. 7, no. 1, 2020, doi: 10.1088/2053-1591/ab69c5.

[19] S. Visweswaran, R. Venkatachalapathy, M. Haris, and R. Murugesan, “Structural, morphological, optical and magnetic properties of sprayed NiO thin films by perfume atomizer,” Appl. Phys. A Mater Sci. Process, vol. 126, no. 7, Jul. 2020, doi: 10.1007/s00339-020-03709-w.

[20] L. Courtade et al., “Oxidation kinetics of Ni metallic films: formation of NiO-based resistive switching structures,” Thin Solid Films, vol. 516, no. 12, pp. 4083-4092, 2008.

[21] M. H. Kabir, M. M. Ali, M. A. Kaiyum, and M. S. Rahman, “Effect of annealing temperature on structural morphological and optical properties of spray pyrolized Al-doped ZnO thin films,” J. Phys. Commun., vol. 3, no. 10, p. 105007, 2019.

[22] A. I. Ievtushenko et al., “The influence of substrate temperature on the structure and optical properties of NiO thin films deposited using the magnetron sputtering in the layer-by-layer growth regime,” Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics, vol. 26, no. 4, pp. 398-407, 2023.

[23] M. Sobri et al., “Effect of annealing on structural, optical, and electrical properties of nickel (Ni)/indium tin oxide (ITO) nanostructures prepared by RF magnetron sputtering,” Superlattices Microstruct, vol. 70, pp. 82-90, 2014.

[24] Z. B. Fang, Z. J. Yan, Y. S. Tan, X. Q. Liu, and Y. Y. Wang, “Influence of post-annealing treatment on the structure properties of ZnO films,” Appl. Surf. Sci., vol. 241, no. 3-4, pp. 303-308, 2005.

[25] W. Ismail, S. Samir, M. A. Habib, and A. El-Shaer, “Effect of annealing temperature on physical properties and photoelectrochemical behavior of electrodeposited nanostructured NiO thin films for optoelectronic applications,” Opt Mater (Amst), vol. 153, Jul. 2024, doi: 10.1016/j.optmat.2024.115595.

[26] S. T. Akinkuade, W. E. Meyer, and J. M. Nel, “Effects of thermal treatment on structural, optical and electrical properties of NiO thin films,” Physica B Condens Matter, vol. 575, p. 411694, 2019.

[27] A. N. C. Agbogu, M. P. Orji, and A. B. C. Ekwealor, “Investigations into the influence of temperature on the optical properties of NiO thin films,” Indian Journal of Pure & Applied Physics, vol. 56, no. 2, pp. 136-141, 2018.

[28] S. Kaya, “Nanostructure, optical and electrical properties of p-NiO/n-Si heterojunction diodes,” Applied Physics A, vol. 126, no. 8, p. 636, 2020.

[29] G. Atak and Ö. D. Coşkun, “Annealing effects of NiO thin films for all-solid-state electrochromic devices,” Solid State Ion, vol. 305, pp. 43-51, 2017.

[30] S. Elmassi et al., “Effect of annealing on structural, optical and electrical properties of nickel oxide thin films synthesized by the reactive radio frequency sputtering,” Physica B Condens Matter, vol. 639, p. 413980, 2022.

[31] A. Madhavi, G. Harish, and P. S. Reddy, “Effect of annealing temperature on optical and electrical properties of electron beam evaporated NiO thin films,” Inter. J. Sci. Techno. Eng., vol. 2, no. 11, pp. 742-747, 2016.

[32] Y. Chen et al., “Tunable electrical properties of NiO thin films and p-type thin-film transistors,” Thin Solid Films, vol. 592, pp. 195-199, 2015.




DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.10443

Các bài báo tham chiếu

  • Hiện tại không có bài báo tham chiếu
Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Thái Nguyên
Phòng 408, 409 - Tòa nhà Điều hành - Đại học Thái Nguyên
Phường Tân Thịnh - Thành phố Thái Nguyên
Điện thoại: 0208 3840 288 - E-mail: jst@tnu.edu.vn
Phát triển trên nền tảng Open Journal Systems
©2018 All Rights Reserved