Fabrication And Characterization Copper Doped Tungsten Oxide Thin Films (Cu:WO3) Using Electrodeposition Technique

Abstract

Nanostructured Cu:WO3 thin films were fabricated by electrodeposition technique on indium tin oxide (ITO)-coated glass substrate under room temperature. The choronoamperometric mode was applied to fabricate the films at -0.6 V for 1200 s. Deposition electrolyte was composed of sodium tungstate dihydrate (Na2WO4⸱2H2O), hydrogen peroxide (H2O2), sulphuric acid (H2SO4) and copper chloride (CuCl2). The pH of the solution was adjusted to 2 by H2SO4. Scanning electron microscopy (SEM) was used to examine the surface morphology and the films indicate porous structures. X-ray diffraction (XRD) device was used for crystal structure analysis and the characteristic peaks of Cu:WO3 phase were revealed. Using electrochemical impedance spectroscopy (EIS), the response of Cu:WO3 thin films to the alternating current frequency was measured and the interface resistance (RCT) of the film was obtained as 838.7 ohm.

Keywords

• Electrodeposition,WO3,Chronoamperometry,Electrochemical impedance spectroscopy (EIS)

Elektrodepozisyon Yöntemiyle Bakır Katkılı Tungsten Oksit (Cu:WO3) İnce Filmlerinin Üretilmesi Ve Karakterizasyonu

Abstract

Nanoyapılı Cu:WO3 ince filmleri, elektrodepozisyon tekniğiyle indiyum kalay oksit (ITO) kaplı cam alttaş üzerine oda sıcaklığında büyütülmüştür. Filmlerin üretimi için kronoamperometri modu, -0.6 V potansiyelinde 1200 saniye uygulanmıştır. Kaplama elektroliti; sodyum tungstat dihidrat (Na2WO4⸱2H2O), hidrojen peroksit (H2O2), sülfürik asit (H2SO4) ve bakır klorür (CuCl2)’den oluşmaktadır. H2SO4 ile çözeltinin pH değeri 2 olarak ayarlanmıştır. Yüzey morfolojisinin incelenmesi için taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır ve film yüzeylerinin boşluksu yapıya sahip olduğu görülmüştür. Kristal yapı analizi yapılması amacıyla X-ışınları kırınımı (XRD) cihazı kullanıldı ve Cu:WO3 fazına ait karakteristik pikler ortaya çıkmıştır. Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (EIS) analiziyle, Cu:WO3 ince filmlerinin alternatif akım frekansına verdiği tepki ölçülmüştür ve filmin arayüzey direnci (RCT) 838.7 ohm olarak elde edilmiştir.

Keywords

• Elektrodepozisyon,WO3,Kronoamperometri

References

1. Akl AA, Kamal H, Abdel-Hady K, 2003. Characterization of tungsten oxide films of different crystallinity prepared by RF sputtering, Physica B: Condensed Matter, 325: 65-75.
2. Buch VR, Chawla AK, Rawal SK, 2016. Review on electrochromic property for WO3 thin films using different deposition techniques, Materials Today: Proceedings, 3: 1429-1437.
3. Chai Y, Ha FY, Yam FK, Hassan Z, 2016. Fabrication of tungsten oxide nanostructure by Sol-Gel method, Procedia Chemistry 19: 113-118.
4. Demiriz TM, Peksoz A, 2019. The sensitive control of semiconductor properties of non-vacuum and electrochemically synthesized CdTe thin films, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 30:8645-8654.
5. Firat YE, Peksoz A, 2019. Efficiency enhancement of electrochromic performance in NiO thin film via Cu doping for energy-saving potential, Electrochimica Acta, 295: 645-654.
6. Firat YE, Peksoz A, 2017. Efficiently two-stage synthesis and characterization of CuSe/Polypyrrole composite thin films, Journal of Alloys and Compounds, 727:177-184.
7. Govindasamy M, Subramanian B, Wang SF, Chinnapaiyan S, Ramalingam RJ, Al-lohedan HA, 2019. Ultrasound-assisted synthesis of tungsten trioxide entrapped with graphene nanosheets for developing nanomolar electrochemical (hormone) sensor and enhanced sensitivity of the catalytic performance. Ultrasonic-Sonochemistry, 56:134-142
8. Kalanur SS, Seo H, 2019. Aligned nanotriangles of tantalum doped tungsten oxide for improved photoelectrochemical water splitting. Journal of Alloys and Compounds, 785: 1097-1105

9. Karteri İ, 2017. İndirgenmiş Grafen Oksit Arayüzey Tabakalı Metal Oksit Yarıiletken Kapasitörün Dielektrik Özelliklerinin Belirlenmesi. Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 6 (2): 387-393.
10. Kondalkar VV, Yang SS, Patil PS, Choudhury S, Bhosale PN, Lee K, 2017. Langmuir-Blodgett assembly of nanometric WO3 thin film for electrochromic performance: A new way, 194: 102-106.
11. Martins AS, Cordeiro-Junior PJM, Nunez L, Lanza MRV, 2017. A simple Method fort he Electrodeposition of WO3 in TiO2 Nanotubes: Influence of the Amount of Tungsten on Photoelectrocatalytic Activity, Electrocatalysis, 8: 115-121.
12. Mestan AD, 2008. Platin Elektrotun P-Aminobenzoik Asit ile Modifikasyonu ve Kararlılığının Belirlenmesi, Ankara Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi (Basılmış).
13. Lu C, Hon MH, Leu I, 2017. Direct Growth of Crystalline Tungsten Oxide Nanorod Arrays by A Hydrothermal Process and Their Electrochromic Properties. Journal of electronic materials, 46 (4).
14. Orazem METB, 2008. Electrochemical Impedance Spectroscopy, New Jersey: A John Wiley&Sons, Inc., Hoboken.
15. Peksöz A, 2016. Güneş Pili Uygulamalari İçin Cdte Yariiletken İnce Filmlerin Elektrodepozisyon Yöntemiyle Üretilmesi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 21(2).
16. Tataroğlu A, 2016. Metal-Oksit-Yarıiletken (MOS) Kapasitörün Dielektrik Parametrelerinin Frekans ve Sıcaklık Bağımlılığı. Gazi University Journal of Science, 4(2):65-70
17. Wu W, Wang M, Jianmin M, Cao Y, Deng Y, 2018. Electrochromic Metal Oxides: Recent Progress and Prospect. Advanced Electronic Materials, 4: 1800185.
18. Xie S, Bi Z, Chen Y, He X, Guo X, Gao X, Li X, 2018. Electrodeposited Mo-doped WO3 film with large optical modulation and high areal capacitance toward electrochromic energy-storage applications. Applied Surface Science. 459:774-781.