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

Yıl 2020, Cilt: 10 Sayı: 1, 234 - 241, 01.03.2020

Yunus Emre Fırat

https://doi.org/10.21597/jist.638601

Cited By: 1

Öz

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.

Anahtar Kelimeler

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

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

Öz

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.

Anahtar Kelimeler

Elektrodepozisyon, WO3, Kronoamperometri

Kaynakça

• 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.
• 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.
• Chai Y, Ha FY, Yam FK, Hassan Z, 2016. Fabrication of tungsten oxide nanostructure by Sol-Gel method, Procedia Chemistry 19: 113-118.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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
• 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
• 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.
• 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.
• 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.
• Mestan AD, 2008. Platin Elektrotun P-Aminobenzoik Asit ile Modifikasyonu ve Kararlılığının Belirlenmesi, Ankara Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi (Basılmış).
• 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).
• Orazem METB, 2008. Electrochemical Impedance Spectroscopy, New Jersey: A John Wiley&Sons, Inc., Hoboken.
• Peksöz A, 2016. Güneş Pili Uygulamalari İçin Cdte Yariiletken İnce Filmlerin Elektrodepozisyon Yöntemiyle Üretilmesi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 21(2).
• Tataroğlu A, 2016. Metal-Oksit-Yarıiletken (MOS) Kapasitörün Dielektrik Parametrelerinin Frekans ve Sıcaklık Bağımlılığı. Gazi University Journal of Science, 4(2):65-70
• Wu W, Wang M, Jianmin M, Cao Y, Deng Y, 2018. Electrochromic Metal Oxides: Recent Progress and Prospect. Advanced Electronic Materials, 4: 1800185.
• 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.