تهیه وتعیین پارامترهای بهینه در ساخت لایه های نازک نانوساختاراکسیدروی (zno) و مطالعه تاثیر ناخالصی لیتیوم (li) بر خواص ساختاری، الکتریکی واپتیکی آن

در این تحقیق، لایه های نازک نیمرسانای شفاف اکسید روی به روش اسپری پایرولیزیز بر روی بسترهای شیشه ای تهیه شده است. نخست، اثر حجم محلول اولیه ، آهنگ لایه نشانی و دمای بستر بر روی خواص ساختاری، الکتریکی و اپتیکی لایه های نازک zno بررسی شد. نتایج این بررسی ها نشان داد که حجم محلول، آهنگ لایه نشانی و دمای بستر بهینه برای تهیه لایه های نازک نانوساختار اکسید روی با رسانایی الکتریکی نوع-n و شفافیت اپتیکی بالا به ترتیب cc 1000 ، mil/min3و ?c450 است. در مرحله بعد، با استفاده از این پارامترهای بهینه، تاثیر ناخالصی لیتیم (li) به عنوان پذیرنده بر روی خواص ساختاری، الکتریکی، اپتیکی لایه های نازک zno بررسی شد. برای ناخالص سازی از کلرید لیتیم (licl) با نسبت های مولی مختلف در محلول اولیه استفاده شد. در تهیه محلول ناخالصی، مقدار نسبت اتم ناخالصی به اتم میزبان [li]/[ zn]در درصدهای 0%- 5%- 10%- 15%- 20%- 30%- 40%- 50% 60% و 70% تعیین شد. خواص ساختاری، الکتریکی و اپتیکی لایه های نازک zn1-xlixoبا استفاده از اندازه گیری های پراش پرتو ایکس (xrd)، طیف-سنجی uv-vis، آزمایش اثر هال مطالعه شد. نتایج حاصل از آنالیز xrd نشان داد که همه نمونه ها دارای پیک ارجح در راستای (002) بوده که نشان دهنده تشکیل ساختار ورتسایت هگزاگونال اکسید روی در لایه-های zno و zno:li است.. همه لایه ها شفافیت اپتیکی بالای85 % را از خود نشان می دهند. نتایج اندازه گیری گاف اپتیکی بیانگر کاهش کلی در مقدار گاف پس از آلایش می باشد که می توان آن را به آثار بس ذره ای و باز بهنجارش گاف انرژی نسبت داد. با استفاده از اثر هال مشاهده شد که نمونه ها نیم رسانای نوع pبا چگالی حامل های اکثریت از مرتبه ی cm-313 10هستند اما در غلظت های بالاتر از60 % نیم رسانا دوباره به نوع n تبدیل می شود، این فرایند به اثر خود جبرانی یونهای لیتیوم نسبت داده می شود. کمترین مقاومت الکتریکی برای غلظت ناخالصی 10%= x بدست آمده که با افزایش غلظت افزایش می یابد. افزایش مقاومت به پراکندگی الکترون ها در مرزهای دانه ای و همچنین جایگزینی اتمهای لیتیوم در فاصله های بین شبکه ای نسبت داده می شود.با استفاده از نتایج اندازه گیری رسانندگی پیشنهاد می شود که لایه های نازک zno و zno:liبدلیل مشاهده رسانندگی کمتر، در قطعات پیزوالکتریک، سنسورهای گازی و موج آکوستیکی سطحی (saw) کاربرد داشته باشد.