Photothermal spectroscopy of ZnO thin film
1994; Springer Science+Business Media; Volume: 04; Issue: C7 Linguagem: Inglês
10.1051/jp4
ISSN1764-7177
Autores Tópico(s)Chalcogenide Semiconductor Thin Films
Resumo1.INTRODUCTION Many a p p l i c a t i o n s o f ZnO t h i n f i l m s t o a c o u s t o e l e c t r i c and e l e c t r o o p t i c d e v i c e s h a v e b e e n d e v e l o p e d . H i g h l y c o n d u c t i v e ZnO t h i n f i l m s h a v e b e e n a c t i v e l y i n v e s t i g a t e d i n r e c e n t y e a r s b e c a u s e o f t h e i r p o t e n t i a l a p p l i c a t i o n s a s t r a n s p a r e n t e l e c t r o d e s f o r o p t o e l e c t r o n i c d e v i c e s [ l ] . A number o f p u b l i c a t i o n s h a v e b e e n a p p e a r e d t h a t a r e c o n c e r n e d w i t h t h e o p t i c a l p r o p e r t i e s o f ZnO t h i n f i l m s . A l t h o u g h s e v e r a l i n v e s t i g a t i o n s h a v e been c a r r i e d o u t on t h e o p t i c a l a b s o r p t i o n a n d r e f l e c t i o n [ Z ] t h e r e a r e few i n v e s t i g a t i o n s u s i n g p h o t o t h e r m a l m e a s u r e m e n t s . We p r e s e n t h e r e t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s o f d i r e c t d e t e c t i o n of t h e t e m p e r a t u r e c h a n g e s i n ZnO t h i n f i l m made by s p u t t e r i n g method b y u s i n g a s i m p l e p h o t o t h e r mal s p e c t r o s c o p y a p p a r a t u s (PTS) [ 3 1 . 2 . EXPERIMENTAL The c e l l f o r PTS m e a s u r e m e n t s i s d e s c r i b e d e l s a w h e r e f 3 6 1 . We e m p l o y e d a t h e r m i s t o r a s a s e n s o r f o r t e m p e r a t u r e m e a s u r e m e n t s ( i . e . r e s i s t a n c e c h a n g e s ) . PTS i n v o l v e s p l a c i n g a t h e r m i s t o r i n c l o s e c o n t a c t w i t h t h e s a m p l e a n d m e a s u r i n g t e m p e r a t u r e c h a n g e s d u r i n g s a m p l e i r r a d i a t i o n w i t h m o n o c h r o m a t i c l i g h t . I n o r d e r t o e l i m i n a t e t h e e f f e c t o f t e m p e r a t u r e c h a n g e s o f s u r r o u n d i n g a i r . a d i f f e r e n t i a l t h e r m i s t o r a r r a n g e m e n t was Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jp4:1994786 C7-370 JOURNAL DE PHYSIQUE IV u s e d t o c o m p e n s a t e f o r c h a n g e s i n a m b i e n t t e m p e r a t u r e N e i t h e r t h e r m i s t o r w a s i r r a d i a t e d d i r e c t l y b y t h e e x c i t i n g b e a m d u r i n g t h e e x p e r i m e n t . T h e l i g h t s o u r c e w a s a 5 0 0 W s h o r t a r c x e n o n 1 a m p . P T S m e a s u r e m e n t s w e r e c a r r i e d o u t o v e r t h e r a n g e f r o m 3 5 0 nm t o 5 0 0 n m . Z n 0 t h i n f i l m w a s p r e p a r e d b y u s i n g r f s p u t t e r i n g m e t h o d o n S i O n g l a s s . T h e t e m p e r a t u r e o f t h e S i 0 2 g l a s s w a s k e p t a t 1 2 0 C. T h e r a t i o o f Ar a n d O 2 g a s a t 0 . 0 0 3 T o r r was 1 : l . T h e v e l o c i t y o f t h e s a m p l e f o r m a t i o n w a s a p p r o x i m a t e l y 0 . 3 y m / h . T h e t h i c k n e s s w a s d e t e r m i n e d b y t h e d i r e c t SEM o b s e r v a t i o n a n d w e i g h t o f t h e s a m p l e . T h e s a m p l e t h i c k n e s s w a s a p p r o x i m a t e l y 6 . 5 ~ m . X r a y d i f f r a c t i o n p a t t e r n s h o w e d t h a t i t c r y s t a l l i z e d i n t h e h e x a g o n a l w u r z i t e l a t t i c e ( c a x i s d i r e c t i o n ) i n w h i c h t h e o x y g e n i o n s were a r r a n g e d i n c l o s e t h e x a g o n a l p a c k i n g a n d t h e z i n c i o n s o c c u p i e d h a l f o f t h e t e t r a h e d r a l i n t e r s t i t i a l p o s i t i o n s . SEM o b s e r v a t i o n s h o w e d t h a t i t was f i b e r s t r u c t u r e . 3 . RESULTS A N D DISCUSSION I n o r d e r t o d e t e r m i n e a n d m a k e s u r e t h e 1 0 e n e r g y g a p E g f o r t h e ZnO t h i n f i l m b y r f s p u t t e r i n g m e t h o d . ( a h v ) i s p l o t 8 t e d a s a f u n c t i o n o f p h o t o n e n e r g y h v i n F i g . l . a i s t h e o p t i c a l a b s o r p t i o n N c o e f f i c i e n t d e t e r m i n e d b y t r a n s m i t t a n c e Z a n d r e f l e c t a n c e m e a s u r e m e n t s . E x t r a p o 7 6 l a t i n g a l i n e a r p o r t i o n t o ( a h v ) 2 = 0 , 0 t h e d i r e c t a l l o w e d e n e r g y g a p E g o f ZnO t h i n f i l m a t r o o m t e m p e r a t u r e c a n b e 4 o b t a i n e d a s 3 . 1 2 eV w h i c h i s i n g o o d g a g r e e m e n t w i t h t h e r e f e r e n c e [ 2 1 . F i g s . E 2 a n d 3 s h o w t h e PTS s i g n a l i n t e n s i t y a n d t o t a l r a t e o f o p t i c a l e n e r g y a b s o r p t i o n . 1 T R ( T a n d R a r e t r a n s m i t t a n c e a n d O L r e f l e c t a n c e . r e s p e c t i v e l y ) o f s p u t t e r e d I I I I I I Z n O T H I N F I L M ( 6 . 5 ~ ~ ) I ' o0 / oO, o 0 0 0 0 0 -
Referência(s)