Cr Dopant Effect on MgO Thin Film Structural, Optical and Morphology Properties

Öz

Ardışık iyonik tabaka adsorpsiyon reaksiyonu (SILAR) yöntemi ile üretilen MgO ince filmleri üzerinde Cr katkı maddesinin etkisi araştırıldı. Cr katkı maddesinin MgO ince filmler üzerindeki etkisi UV-Vis spektroskopisi, XRD (X-ışını kırınımı), SEM (taramalı elektron mikroskobu) ölçümleri ile optik, yapısal ve morfolojik özellikleri araştırılmıştır. Katkısız ve Cr katkılı MgO ince filmlerin UV-Vis spektroskopi ölçümleri, Cr katkı maddesinin yükselmesine bağlı olarak, MgO nano yapılarının bant aralığının 4.00 eV'den 3.45 eV'a kadar azaldığı gösterilmiştir. Numunelerin XRD ölçümleri, numunelerin kübik yapılar olduğunu ve (200) ve (220) kristal yapı düzenlerine sahip olduklarını göstermiştir. Yüzey morfolojileri, hem MgO hem de Cr katkılı MgO ince filmlerinin nanowall yapılarına sahip olduğu ve MgO nano yapılarının yüzey şekileri Cr katkısı dolayısıyla değiştiği gösterilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• MgO thin films
• SILAR method
• Cr doped

Cr Katkisinin MgO İnce Filmin Yapısal, Optik ve Morfolojik Özelliklerinin Üzerine Etkisi

Öz

Ardışık iyonik tabaka adsorpsiyon reaksiyonu (SILAR) yöntemi ile üretilen MgO ince filmleri üzerinde Cr katkı maddesinin etkisi araştırıldı. Cr katkı maddesinin MgO ince filmler üzerindeki etkisi UV-Vis spektroskopisi, XRD (X-ışını kırınımı), SEM (taramalı elektron mikroskobu) ölçümleri ile optik, yapısal ve morfolojik özellikleri araştırılmıştır. Katkısız ve Cr katkılı MgO ince filmlerin UV-Vis spektroskopi ölçümleri, Cr katkı maddesinin yükselmesine bağlı olarak, MgO nano yapılarının bant aralığının 4.00 eV'den 3.45 eV'a kadar azaldığı gösterilmiştir. Numunelerin XRD ölçümleri, numunelerin kübik yapılar olduğunu ve (200) ve (220) kristal yapı düzenlerine sahip olduklarını göstermiştir. Yüzey morfolojileri, hem MgO hem de Cr katkılı MgO ince filmlerinin nanowall yapılarına sahip olduğu ve MgO nano yapılarının yüzey şekileri Cr katkısı dolayısıyla değiştiği gösterilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• SILAR metodu
• Cr katkısı
• MgO ince filmler

Kaynakça

1. Aksay S. 2019. “Effects of Al dopant on XRD, FT-IR and UV–vis properties of MgO films”, Physica B: Condensed Matter, 50, 280-284. Cai, Y., Wu, D., Zhu, X., Wang, W., Tan, F., Chen, J., Qiao, X. and Qiu, X. 2017. “Sol-gel preparation of Ag-doped MgO nanoparticles with high efficiency for bacterial inactivation”, Ceram. Int., 43, 1066.
2. Eiji, F., Tomozawa, A., Fujii, S., Torii, H., Takayama, R. and T. Hirao. 1997. “Crystallographic Orientations of MgO Films Prepared by Plasma-Enhanced Metalorganic Chemical Vapor Deposition” Japanese journal of applied physics, 33 (11), 6331
3. Güney, H. and İskenderoğlu, D. 2018. “The effect of Ag dopant on MgO nanocrystallites grown by SILAR method”, Mater. Sci. Semicond. Process, 84, 151.
4. Ishiguro, T., Hiroshima, Y. and Inoue, T. 1996. “MgO(200) Highly Oriented Films on Si(100) Synthesized by Ambient-Controlled Pulsed KrF Excimer Laser Deposition Method”, Japanese Journal of Applied Physics, 35 (6), 3537. Ishihara, T. and Motoyama, M. 1989. “Structure of MgO films prepared by ion beam sputtering” Journal of the Ceramic Society of Japan, 97 (1128), 771-777.
5. Jayanthi, K., Chawla, S., Joshi, A.G., Khan, Z.H. and Kotnala, RK. 2010. “Fabrication of luminescent, magnetic hollow core nanospheres and nanotubes of Cr-doped ZnO by inclusive coprecipitation method”, J Phys Chem C, 114, 18429–34.
6. Kadari, A. Mostefa, R., Khaled, M., Badaoui M., and Mebarek M. 2016. “Optical and structural properties of Mn doped MgO powders synthesized by Sol-gel process”, Optik, 127(20), 8253-8258.
7. Khan, T.M., Iqbal, A. and Zakria, M. 2014. “Study of excitonic UV emission stability, green luminescence and bandgap tune-ability in wurtzite (ZnO)1− x (Cr2O3)x composite”, Vacuum, 105,1–6.
8. Maiti, P., Das, P.S., Bhattacharya, M., Mukherjee, S., Saha, B., Mullick, A.K., Mukhopadhyay, A.K. 2017. “Transparent Al+3 doped MgO thin films for functional applications”, Mater. Res. Express, 4(8), 086405.

9. Mishra, D. Mandal, B.P. Mukherjee, R. Naik, R. Lawes, G. and Nadgorny, B. 2013. “Oxygen vacancy enhanced room temperature magnetism in Al-doped MgO nanoparticles”, Appl. Phys. Lett., 102, 182404.
10. O'Brien, J. C. 1982. “Practical experience with the application of a magnesium oxide suspension to a 250 MW oil-fired boiler.” Journal of the Institute of Energy, 55, 115-27.
11. Pan, C., Keefe, P.O. and Kester, J.J. 1998. “MgO Coating by Reactive Magnetron Sputtering for Large-Screen Plasma Display Panel”. SID, 98, 29.
12. Rao, K. V. and Sunandana, C. S. 2008. “Structure and micro structure of combustion synthesized MgO nanoparticles and nanocrystalline MgO thin films synthesized by solution growth route”, Synthesis and Reactivity in Inorganic, Metal-Organic and Nano-Metal Chemistry, 38(2), 173-180.
13. Shkir M., Anis M., Shafik S., Manthrammel M. A., Sayeed M.A., Hamdy M.S., AlFaify S. 2020. “An effect of Zn content doping on opto-third order nonlinear characteristics of nanostructured CdS thin films fabricated through spray pyrolysis for optoelectronics”, Physica E, 118, 113955.
14. Xu, C., Cao, L., Su, G., Liu, W., Qu, X. and Yu, Y. 2010. “Preparation, characterization and photocatalytic activity of Co-doped ZnO powders”, J Alloys Compd, 497,373–6.
15. Yu, H. K. 2018. “Secondary electron emission properties of Zn-doped MgO thin films grown via electron-beam evaporation”, Thin Solid Films, 653, 57-61.