Elektrodepozisyon Yapılan ZnO İnce Filmlerinin Korozyon Davranışı
Öz
Elektrokimyasal büyütme metodu, homojen ince filmlerin oluşumunun mümkün olması, düşük maliyeti, nano-yapıların elde edilebilirliğinin kolaylığı, büyük yüzey alanlı büyütmelerin gerçekleştirilebilirliği ve stokiyometrideki kontrolü gibi avantajlara sahip olması nedeniyle yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu çalışmada, nano-yapılı çinko oksit (ZnO) ince filmler elektrokimyasal büyütme metodu kullanarak indiyum tin oksit (ITO) kaplı cam altlıklar üzerine büyütülmüştür. Filmlerin kalitesi üzerine katodik potansiyel, zaman, sıcaklık ve pH etkileri analiz edilmiştir. ZnO ince filmler dimetil sülfoksit’te (DMSO) 130 °C sıcaklıkta 3600 sn büyütme süresinde -1.0 V katodik potansiyelde elde edilmiştir. X-ışını kırınımı (XRD) analizi, ZnO ince filmlerin açıkça (0002) tercihi yöneliminde tek kristal özelliğe sahip olduğunu doğrulamaktadır. Soğurma ölçümlerine göre, ZnO filminin optik band aralığı (Eg) 3.4 eV olarak hesaplanmıştır. ITO altlık üzerine elektrodepozisyon yapılan ZnO ince filmlerin korozyon özellikleri elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ve Tafel ölçümleriyle incelenmiştir. Nyquist, açık devre potansiyeli (OCV) ve Bode analizi ZnO’nun yapısal değişimini ve korozyon davranışını anlamak için oluştutulmuş ve Nyquist eğrisine fit yapılarak elde edilen çözelti direnci (Rs), polarizasyon direnci (Rp), sabit faz elementi (CPEdl) ve sabit faz elementi üstel değeri (n) sırasıyla 49.61 Ω, 4.97x10-6 Ω, 6.75x10-6 Ω-1.s.cm-2 ve 0.940 olarak hesaplanmıştır. Tafel eğrisine fit yapılarak elde edilen korozyon potansiyeli (Ekor) ve korozyon akımı (Ikor) sırasıyla -0.199 V ve 2.97x10-8 A olarak elde edilmiştir. Tüm ölçümler dikkate alındığında, büyük korozyon direncinin nedeninin büyütme sırasında oluşan kusurların artışına bağlı olarak yüzey pasivasyonuyla açıklanabilir.
Anahtar Kelimeler
Kaynakça
- Asil, H., Gur, E., Cinar, K. & Coskun, C., 2009. Electrochemical Growth of n-ZnO onto the p-Type GaN Substrate: p-n Heterojunction Characteristics. Applied Physics Letters, 94.
- Balakrishnan, A., Lee, B.C., Kim, T.N. & Pa, B.B., 2008. Corrosion Behaviour of Ultra Fine Grained Titanium in Simulated Body Fluid for Implant Application. Trends Biomaterials and Artificial Organs, 22, 58-64.
- Çınar Demir, K., 2020. Corrosion Behavior of Electrodeposited Wo3 Thin Films. Ceramics International, 46, 4358-4364.
- Dabbabi, S., Souli, M., Ben Nasr, T., Garcia-Loureiro, A. & Kamoun, N., 2019. Effects of Ni and La Dopants on the Properties of ZnO and SnO2 Thin Films: Microstructural, Optical and Impedance Spectroscopy Studies. Journal of Electronic Materials.
- Dalvand, R., Mahmud, S. & Seeni, A., 2019. Chemical Sensing Performance of Flower-Like ZnO/PSi Nanostructures via Electrochemical Impedance Spectroscopy Technique. Journal of Electronic Materials, 48, 1604-1611.
- Demir, K.C., Demir, E., Yuksel, S. & Coskun, C., 2019. Influence of Deposition Conditions on Nanostructured InSe Thin Films. Current Applied Physics, 19, 1404-1413.
- Fahoume, M., Maghfoul, O., Aggour, M., Hartiti, B., Chraibi, F. & Ennaoui, A., 2006. Growth and Characterization of ZnO Thin Films Prepared by Electrodeposition Technique. Solar Energy Materials and Solar Cells, 90, 1437-1444.
- Fay, S., Kroll, U., Bucher, C., Vallat-Sauvain, E. & Shah, A., 2005. Low Pressure Chemical Vapour Deposition of ZnO Layers forThin-Film Solar Cells: Temperature-Induced Morphological Changes. Solar Energy Materials and Solar Cells, 86, 385-397.
- G-Berasategui, E., Bayon, R., Zubizarreta, C., Barriga, J., Barros, R., Martins, R. & Fortunato, E., 2015. Corrosion Resistance Analysis of Aluminium-Doped Zinc Oxide Layers Deposited by Pulsed Magnetron Sputtering. Thin Solid Films, 594, 256-260.
- Gao, Y.F., Nagai, M., Masuda, Y., Sato, F. & Koumoto, K., 2006. Electrochemical Deposition of ZnO Film and Its Photoluminescence Properties. Journal of Crystal Growth, 286, 445-450.