نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• رضا شکوری ¹
• الهه نحوی فرد ¹
• صادق میری ²
• نگین طالبانی ¹

¹ گروه فیزیک، دانشکدة علوم، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی، قزوین

² بخش لایه نشانی، مرکز ملی علوم و فنون لیزر ایران

چکیده

در این مقاله لایة نازک ZrO₂با استفاده از روش کند و پاش‏ مغناطیسی RF روی زیرلایه از جنس شیشه رشد داده شدند. در سه آزمایش جداگانه، سه نمونه لایۀ ZrO₂در دماهای متفاوت تهیه شدند. سه دمای 25 درجة سانتی‌گراد (دمای آزمایشگاه)، دمای 150 درجة سانتی‌گراد و دمای 250 درجة سانتی‌گراد  به ترتیب برای سه نمونه انتخاب شدند. به جز دما پارامترهای دیگر نظیر فشار، آهنگ رشد لایه، فاصلة زیرلایه تا هدف و بازۀ زمانی لایه‌نشانی برای هر سه نمونه یکسان بودند. خصوصیات اپتیکی و ریخت‌شناسی نمونه­ها مورد بررسی قرار گرفتند. ریخت‌شناسی‏ نمونه­ها به وسیلة تصاویر میکروسکوپ نیروی اتمی  AFM و میزان شدت عبور نور با استفاده ازدستگاه طیف سنج نوری انجام گرفت. همچنین ثابت­های اپتیکی لایه­ها با استفاده از طیف عبور آنها محاسبه شدند. نتایج به دست آمده نشان می­دهند اثر دما به خصوص بر ویژگی­های اپتیکی  لایه­ها مشهود است. با افزایش دما از دمای محیط آزمایشگاه تا دمای250 درجة سانتی‌گراد،  ضریب شکست از  تا  تغییر می­کند. افزون بر این، افزایش دما باعث افزایش جذب لایه می­شود ریخت‌شناسی لایه­ها نیز با دما به طور نسبتا محسوسی تغییر می­کنند. متوسط زبری هر سه نمونه کمتر از نیم نانومتر است.

کلیدواژه‌ها

• لایۀ نازک زیرکونیم دی اکسید
• کند و پاش مغناطیسی
• ریخت‌شناسی‏ لایه
• ویژگی‌های اپتیکی ‏

عنوان مقاله [English]

Study of the effect of temperature on optical and topographical properties of RF ‎Magnetron Sputtered ZrO2 thin films‎

نویسندگان [English]

• R Shakouri ¹
• E Nahvifard ¹
• S Miri ²
• N Talebani ¹

¹ Department of Physics, Faculty of science, Imam Khomeini International University, Qazvin‎, Iran

² Iranian National Center for Laser Science and Technology, Tehran‎, Iran

چکیده [English]

In this paper, ZrO₂ thin films were grown on glass substrates using RF magnetic sputtering method. In ‎three separate experiments, three samples of ZrO₂ film were prepared at various temperatures. Three ‎temperatures of  25 ̊C (laboratory temperature), 150 ̊C and 250 ̊C were selected for three samples, respectively. Except for temperature, other parameters ‎such as pressure, film growth rate, substrate to target distance and deposition time were the same for all ‎three samples. Optical properties and morphology of the samples were investigated. The morphology of ‎the samples was determined by atomic force microscopy (AFM) images and the ‎transmittance was measured using optical spectroscopy. The optical constants of the films were also ‎calculated using their spectrum. The results show that the effect of temperature is especially evident on ‎the optical properties of the films. As the temperature increases from the ambient temperature to ‎‎250 ̊C, the refractive index changes from n = 2.11 to n = 2.18. Moreover, increasing the ‎temperature, causes the absorption of the layer to increase. The morphology of the films also changes slightly ‎by changing temperature. The average roughness of all three samples is less than half a nanometer.‎.‎‎

کلیدواژه‌ها [English]

• thin film ZrO2
• sputtering
• morphology film
• optical properties