Al, Cu Doped-Undoped TiO2 Thin Film Deposition and The Effect of Doping on Film Properties

IF 0.4 Q4 ENGINEERING, MULTIDISCIPLINARY

Journal of Polytechnic-Politeknik Dergisi Pub Date : 2023-04-02 DOI:10.2339/politeknik.1208648

Mehmet Fatih GÖZÜKIZIL, Ali BİRELLİ

{"title":"Al, Cu Doped-Undoped TiO2 Thin Film Deposition and The Effect of Doping on Film Properties","authors":"Mehmet Fatih GÖZÜKIZIL, Ali BİRELLİ","doi":"10.2339/politeknik.1208648","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Bu çalışma kapsamında öncelikle katkısız TiO2 filmler daldırarak kaplama yöntemi ile üretildi. Optimum katkılı ve katkısız ince film biriktirme parametreleri yapılan ön denemeler ve daha önceki çalışmalar derlenerek; daldırma tekrar sayısı 8 kat, daldırma süresi 90sn, süreç arası kuruma sıcaklığı 110 °C, süresi 150 sn, tavlama sıcaklığı 500 °C ve süresi 2 saat olarak belirlendi. Daha sonra farklı fiziksel özelliklere sahip Al ve Cu metalleri ile katkılanarak, katkılamanın TiO2 ince filmlerin yüzeysel, yapısal ve optik özellikler üzerine etkileri incelendi. Katkılama oranları değiştirilerek (%1, %3, %5) katkılama ile TiO2 ince filmlerin fiziksel özelliklerindeki değişimler belirlendi. SEM görüntülüleri incelendiğinde; cam altlıklar yüzeylerine TiO2 ince filmler homojen olarak biriktirildiği ve Al katkılamanın TiO2 film katmanlarındaki tanecik boyutunu küçülttüğü, Cu katkılamanın ise tanecik boyutunu büyüttüğü tespit edildi. XRD analiz spektrumu verileri ile hesaplamalar sonucunda tanecik boyutundaki değişimlerin SEM görüntülerine uyumlu olduğu görüldü. Katkısız TiO2 ince filmler için Anataz fazında TiO2'nin bilinen net tepe noktaları, Al ve Cu katkısından kaynaklanan pikler XRD spektrumunda tespit edilerek ince film biriktirme işlemlerinin başarıyla yapıldığı belirlendi. Optik özellikler incelendiğinde yasak enerji aralığı TiO2 ince film için 3,21eV olarak hesaplandı. Al katkılama ile TiO2 ince filmlerin yasak enerji aralığının arttığı ve Cu katkılama ile yasak enerji aralığının azaldığı tespit edildi.","PeriodicalId":44937,"journal":{"name":"Journal of Polytechnic-Politeknik Dergisi","volume":"1 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.4000,"publicationDate":"2023-04-02","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Journal of Polytechnic-Politeknik Dergisi","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.2339/politeknik.1208648","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"Q4","JCRName":"ENGINEERING, MULTIDISCIPLINARY","Score":null,"Total":0}

引用次数: 0

Abstract

Bu çalışma kapsamında öncelikle katkısız TiO2 filmler daldırarak kaplama yöntemi ile üretildi. Optimum katkılı ve katkısız ince film biriktirme parametreleri yapılan ön denemeler ve daha önceki çalışmalar derlenerek; daldırma tekrar sayısı 8 kat, daldırma süresi 90sn, süreç arası kuruma sıcaklığı 110 °C, süresi 150 sn, tavlama sıcaklığı 500 °C ve süresi 2 saat olarak belirlendi. Daha sonra farklı fiziksel özelliklere sahip Al ve Cu metalleri ile katkılanarak, katkılamanın TiO2 ince filmlerin yüzeysel, yapısal ve optik özellikler üzerine etkileri incelendi. Katkılama oranları değiştirilerek (%1, %3, %5) katkılama ile TiO2 ince filmlerin fiziksel özelliklerindeki değişimler belirlendi. SEM görüntülüleri incelendiğinde; cam altlıklar yüzeylerine TiO2 ince filmler homojen olarak biriktirildiği ve Al katkılamanın TiO2 film katmanlarındaki tanecik boyutunu küçülttüğü, Cu katkılamanın ise tanecik boyutunu büyüttüğü tespit edildi. XRD analiz spektrumu verileri ile hesaplamalar sonucunda tanecik boyutundaki değişimlerin SEM görüntülerine uyumlu olduğu görüldü. Katkısız TiO2 ince filmler için Anataz fazında TiO2'nin bilinen net tepe noktaları, Al ve Cu katkısından kaynaklanan pikler XRD spektrumunda tespit edilerek ince film biriktirme işlemlerinin başarıyla yapıldığı belirlendi. Optik özellikler incelendiğinde yasak enerji aralığı TiO2 ince film için 3,21eV olarak hesaplandı. Al katkılama ile TiO2 ince filmlerin yasak enerji aralığının arttığı ve Cu katkılama ile yasak enerji aralığının azaldığı tespit edildi.

查看原文本刊更多论文

Al, Cu掺杂TiO2薄膜沉积及其对薄膜性能的影响

本研究首先采用浸涂法制备了未掺杂的二氧化钛薄膜。通过前期实验和前人研究，确定了最佳的掺杂和未掺杂薄膜沉积参数：浸渍重复次数为 8 次，浸渍时间为 90 秒，工序间干燥温度为 110 ℃，干燥时间为 150 秒，退火温度为 500 ℃，退火时间为 2 小时。然后掺杂不同物理性质的 Al 和 Cu 金属，研究掺杂对 TiO2 薄膜表面、结构和光学性能的影响。改变掺杂比例（1%、3%、5%），测定了二氧化钛薄膜物理性质的变化。扫描电子显微镜图像显示，TiO2 薄膜均匀地沉积在玻璃基底上，Al 的掺杂减小了 TiO2 薄膜层的粒径，而 Cu 的掺杂增大了粒径。根据 XRD 分析光谱数据计算的结果表明，粒度的变化与 SEM 图像相符。对于未掺杂的二氧化钛薄膜，在 XRD 光谱中检测到了已知的锐钛矿相二氧化钛的清晰峰值，以及掺杂 Al 和 Cu 产生的峰值，从而确定薄膜沉积过程已成功完成。在检测光学特性时，计算出 TiO2 薄膜的禁能范围为 3.21eV。研究发现，TiO2 薄膜的禁能范围随 Al 掺杂的增加而增加，随 Cu 掺杂的增加而减小。

本文章由计算机程序翻译，如有差异，请以英文原文为准。

求助全文

约1分钟内获得全文求助全文

来源期刊

Journal of Polytechnic-Politeknik Dergisi ENGINEERING, MULTIDISCIPLINARY-

自引率

33.30%

发文量

125