نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

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
  1. S Aalaye, et al., IJPR. 12 (2013) 361.
  2. B Mohammadi, et al., IJPR. 16 (2017) 359.
  3. M Mardaani, et al., IJPR. 13 (2013) 197.
  4. J M D Coey, "Magnetism and magnetic materials", Cambridge University Press (2010).
  5. S Hosseini, et al., IJPR. 11 (2011) 181.
  6. R Golipour, et al., IJPR. 7 (2007) 73.
  7. M Irfan, et al., Journal of Alloys and Compounds 691 (2017) 1.
  8. S Yang, et al., Journal of Magnetism and Magnetic Materials 222 (2000) 97.
  9. M Najafi, et al., Journal of science and technology of composite 4 (2017) 255.
  10. A Naeem, et al. Appl. Phys. A. 123 (2017) 1.
  11. M Tian, et al., Appl. Phys. Lett. 83 (2003) 1620.
  12. X Gao, et al., Journal of Catalysis 203 (2001) 18.
  13. G Binnig, et al., Phys. Rev. Lett. 56 (1986) 930.
  14. T M Whiney, et al., Science 261(1993) 1316.
  15. N Ahmad, et al., Journal of Magnetism and Magnetic Materials 441 (2017) 696.

تحت نظارت وف ایرانی