Priprava in karakterizacija tankih plasti na osnovi ZnO z metodo vrtenja podlageOkorn, Miha (Avtor) Marinšek, Marjan (Mentor) Kuščer Hrovatin, Danjela (Komentor) tanke plasti IZOmikrostrukturaelektrična upornostprosojnostTransparentni prevodni oksidi (TCO) so električno prevodni materiali, ki v vidnem območju elektromagnetnega spektra absorbirajo majhno količino svetlobe in so posledično prosojni. Uporabljajo se v različnih optoelektronskih napravah, kot so solarne celice, termokromna stekla, prikazovalniki na dotik in senzorji. Večinoma se kot material za električno prevodne komponente v teh napravah uporabljajo tanke plasti na osnovi indijevega oksida z dodatkom kositra (ITO). Za pripravo tankih ITO plasti se uporabljajo fizikalne metode, kot sta lasersko nanašanje in magnetronsko naprševanje, ki zahtevajo nanos v vakuumu in uporabo drage opreme. Poleg tega je In2O3 drag, zato se raziskujejo alternativni materiali, ki so cenejši in dostopnejši od In2O3. Iščejo se tudi enostavne metode priprave tankih plasti, ki ne zahtevajo drage opreme in potekajo pri normalnih pogojih. Eden od obetavnih materialov je cinkov oksid (ZnO), ki ima širok prepovedan pas, dobro mehansko/kemijsko/toplotno stabilnost, v obliki tanke plasti na steklu pa ima tudi visoko prosojnost. Poleg tega lahko na strukturne, električne in optične lastnosti tankih plasti ZnO vplivamo s spreminjanjem kemijske sestave (dopirajem) ter s spreminjanjem pogojev pri procesu njihove priprave. V sklopu magistrskega dela sem pripravil tanke plasti IZO z atomskim razmerjem Zn/(In+Zn) = 0,36 na steklu in siliciju iz raztopin s tehniko vrtenja podlage. Raztopine IZO, koncetracij 0,3 mol/l in 0,147 mol/l, so bile pripravljene z raztapljanjem izhodnih surovin v ustreznih topilih. Cinkov acetat hidrat sem raztopil v etilen glikolu, indijev nitrat hidrat pa v etanolu z dodatkom ocetne kisline. Z mešanjem izhodnih raztopin sem pridobil homogeno in bistro raztopino IZO. S pomočjo termične analize (TG/DTA/EGA) in infrardeče spektroskopije s Fourierjevo transformacijo (FTIR) raztopin in prahov, dobljenih s sušenjem raztopin, sem določil pogoje sušenja posameznih nanosov in žganje plasti. Plasti IZO sem okarakteriziral z vrstično elektronsko mikroskopijo s poljsko emisijo (FE-SEM), mikroskopom na atomsko silo (AFM) in rentgensko praškovno difrakcijo (XRD). Električna upornost pripravljenih tankih plasti IZO je bila izmerjena s štiri-točkovno metodo. Pri sušenju plasti na 350 0C sem na siliciju pridobil tanko plast IZO s plastno mikrostrukturo, z znižanjem temperature sušenja na 200 0C pa sem uspel pridobiti plast s homogeno mikrostrukturo. Primerjal sem tudi vpliv temperature žganja na mikrostrukturo plasti IZO na steklu. Ugotovil sem, da je najbolj primerna temperatura žganja pri 600 0C. Debelina plasti IZO s plastno in homogeno mikrostrukturo je okoli 80 nm z velikostjo zrn do 20 nm. Površina vseh analiziranih plasti IZO je ravna in struktura le-teh nima urejenosti dolgega reda. Najnižjo upornost je imela plast IZO žgana na zraku (pri 6000C) s plastno mikrostrukturo in sicer 0,12 Ω*cm. Z dodatnim popuščanjem plasti IZO v Ar/H2 atmosferi pa se je upornost znižala za približno dva velikostna reda na 4*10-3 Ω*cm. Padec upornosti je posledica tvorbe vrzeli na kisikovih mestih v mikrostrukturi plasti IZO. Ugotovil sem tudi, da plasti IZO v vidnem delu elektromagnetnega spektra prepuščajo med 80 in 92% svetlobe, boljšo prosojnost pa izkazuje plast IZO s plastno mikrostrukturo.20232023-05-12 14:05:00Magistrsko delo/naloga145768sl