Кореляція між структурними, морфологічними та оптичними характеристиками тонких плівок ZnO, отриманих термічним випаровуванням

У цьому дослідженні використовували термічне випаровування для осадження тонких плівок оксиду цинку (ZnO). Потім плівки піддавали відпалу при різних температурах від 350 °C до 500 °C з фіксованим часом відпалу 2,5 години. Товщина плівки була постійною на рівні 300 нм. Морфологічні, оптичні властивості та структурні зміни плівок ZnO досліджували за допомогою методів скануючої електронної мікроскопії (SEM), рентгенівської дифракції (XRD) та спектроскопії у видимому ультрафіолетовому діапазоні (VIS-UV). Картина XRD підтвердила, що плівки ZnO мають гексагональну кристалічну структуру вюрциту. Значення повної ширини на половині максимуму (FWHM) дифракційних піків зменшувалися зі збільшенням температури відпалу, що вказує на кращу кристалічність тонких плівок при вищих температурах. Зображення SEM показують, що розмір зерна тонких плівок має тенденцію до збільшення зі збільшенням температури відпалу. Кути контакту зразків були значно збільшені, а змочуваність поверхні шарів змінилася з гідрофільної на гідрофобну. Залежності VIS-UV показали, що плівки ZnO були прозорими у видимій області. Коефіцієнт оптичного пропускання дещо зростає зі збільшенням температури відпалу. Оптичний зазор (Eg) плівок зменшувався зі збільшенням температури відпалу. Розраховані значення енергії Урбаха показали, що дефекти в плівках ZnO зменшуються з температурою відпалу. Нарешті, було визначено кореляцію між структурними, морфологічними, змочуваними та оптичними властивостями зразків. Спостерігалося, що оптична заборонена зона корелює пропорційно з розміром кристаліту та обернено з енергією Урбаха як функцією температури відпалу.