Dönel Kaplama Yöntemi ile Üretilen Ag Katkılı CuO İnce Filmlerin Yapısal, Optik ve Morfolojik Özellikleri

Şilan Baturay; İlhan Candan

doi:10.53433/yyufbed.1094830

TR EN

Dönel Kaplama Yöntemi ile Üretilen Ag Katkılı CuO İnce Filmlerin Yapısal, Optik ve Morfolojik Özellikleri

Öz

Son yıllarda, bakır (II) oksit (CuO) ince filmler benzersiz fiziksel ve kimyasal özelliklerinden dolayı araştırmacılardan büyük ilgi görmektedir. Bu çalışmada, gümüş (Ag) katkılı bakır oksit ince filmleri, çeşitli katkı oranlarında dönel kaplama tekniği uygulanarak cam alttaş üzerinde üretildi. Farklı gümüş katkısına bağlı olarak hazırlanan ince filmlerin yapısal, morfolojik ve optik özellikleri sırasıyla X-ışını kırınımmetresi (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve UV-VİS spektrofotometrisi kullanılarak incelenmiştir. Ag katkılı CuO filmlerinin XRD desenleri, tüm ince filmlerin polikristal doğaya sahip tenorite yapılı olduğunu göstermiştir. En belirgin yönelimler için stres, düzlemler arası mesafe, kristal büyüklüğü ve dislokasyon yoğunluğu X-ışını kırınımı analizi kullanılarak hesaplandı. En fazla kristal büyüklüğü değeri (111) tercihli yönelimi için katkısız CuO filmine ait olup yüksek kalitede kristalliğe sahip olduğu söylenilebilir. SEM ölçümü, film yüzeylerinde çok küçük bir topaklama ile beraber, ince film yüzeylerinde homojen olarak dağılmış nanoyapı parçacıkların varlığını göstermektedir. SEM görüntülerinin sonucu atomik kuvvet mikroskopu (AFM) ile benzer yapıdadır. EDX bağlantılı FEI Quanta 250 FEG taramalı elektron mikroskopu ile filmlerin tabaka kalınlığı yaklaşık olarak 460 nm civarındadır. Ayrıca, elde edilen örneklerin optik özellikleri, UV-VİS spektrofotometrisi kullanılarak bant aralığı ölçümleri, soğurma ve geçirgenlik değerleri türünden analiz edildi. İnce filmlerin ultraviyole-görünür ölçümleri, oda sıcaklığında CuO ince filminin geçirgenlik ve soğurma değerlerinin Ag katkılanma sonucu değiştiği görülmektedir. Aynı şekilde enerji bant aralığı, artan Ag katkı oranına bağlı olarak değişti.

Anahtar Kelimeler

Ag, CuO, Spin kaplama, XRD

Structural, Optical and Morphological Properties of Ag Doped CuO Thin Films Produced by Spin Coating Method

Öz

In recent years, copper(II) oxide (CuO) thin films have attracted great interest from researchers due to their unique physical and chemical properties. In this study, silver (Ag) doped copper oxide thin films were produced on glass substrate by applying rotational coating technique at various additive ratios. Structural, morphological and optical properties of thin films prepared due to different silver doping were investigated using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM) and UV-VİS spectrophotometry, respectively. XRD patterns of Ag-doped CuO films showed that all thin films were tenorite structured with polycrystalline nature. For the most prominent orientations, stress, interplanetary distance, crystal size and dislocation density were calculated using X-ray diffraction analysis. The highest crystal size value (111) belongs to the unadulterated CuO film for its preferential orientation, and it can be said to have high quality crystallinity. SEM measurement shows the presence of homogeneously dispersed nanostructure particles on the thin film surfaces, with very little agglomeration on the film surfaces. The result of SEM images is similar to the atomic force microscope (AFM). With the FEI Quanta 250 FEG scanning electron microscope with EDX coupling, the layer thickness of the films is around 460 nm. In addition, the optical properties of the obtained samples were analyzed in terms of band gap measurements, absorption and transmittance values using UV-vis. Ultraviolet-visible measurements of thin films show that the transmittance and absorption values of CuO thin film at room temperature change as a result of Ag doping. Likewise, the energy band gap changed with increasing Ag doping ratio.

Anahtar Kelimeler

Ag, CuO, Spin coating, XRD

Kaynakça

Al-Kuhaili, M. (2008). Characterization of copper oxide thin films deposited by the thermal evaporation of cuprous oxide (Cu2O). Vacuum, 82(6), 623-629. doi: 10.1016/j.vacuum.2007.10.004
Anandan, S., & Yang, S. (2007). Emergent methods to synthesize and characterize semiconductor CuO nanoparticles with various morphologies–an overview. Journal of Experimental Nanoscience, 2(1-2), 23-56. doi: 10.1080/17458080601094421
Basith, N. M., Vijaya, J. J., Kennedy, L. J., & Bououdina, M. (2013). Structural, optical and room-temperature ferromagnetic properties of Fe-doped CuO nanostructures. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 53, 193-199. doi: 10.1016/j.physe.2013.05.009
Baturay, S., Candan, I., & Ozaydin, C. (2022). Structural, Optical and Electrical Characterizations of Cr-doped CuO Thin Films. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 33, 7275–7287. doi: 10.1007/s10854-022-07918-2
Bhaumik, A., Haque, A., Karnati, P., Taufique, M., Patel, R., & Ghosh, K. (2014). Copper oxide based nanostructures for improved solar cell efficiency. Thin Solid Films, 572, 126-133. doi: 10.1016/j.tsf.2014.09.056
Chaudhary, Y. S., Agrawal, A., Shrivastav, R., Satsangi, V. R., & Dass, S. (2004). A study on the photoelectrochemical properties of copper oxide thin films. International Journal of Hydrogen Energy, 29(2), 131-134. doi: 10.1016/S0360-3199(03)00109-5
Dahrul, M., & Alatas, H. (2016). Preparation and optical properties study of CuO thin film as applied solar cell on LAPAN-IPB Satellite. Procedia Environmental Sciences, 33, 661-667. doi: 10.1016/j.proenv.2016.03.121
Das, S., & Alford, T. (2013). Structural and optical properties of Ag-doped copper oxide thin films on polyethylene napthalate substrate prepared by low temperature microwave annealing. Journal of Applied Physics, 113(24), 244905. doi: 10.1063/1.4812584
Deng, H., Li, H.-r., Wang, F., Yuan, C.-x., Liu, S., Wang, P., . . . Chang, F.-z. (2016). A high sensitive and low detection limit of formaldehyde gas sensor based on hierarchical flower-like CuO nanostructure fabricated by sol–gel method. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 27(7), 6766-6772. doi: 10.1007/s10854-016-4626-y
Din, S. U., Sajid, M., Imran, M., Iqbal, J., Shah, B. A., & Shah, S. (2019). One step facile synthesis, characterization and antimicrobial properties of Mg-doped CuO nanostructures. Materials Research Express, 6(8), 085022. doi: 10.1088/2053-1591/ab1c1a

El Sayed, A., & Shaban, M. (2015). Structural, optical and photocatalytic properties of Fe and (Co, Fe) co-doped copper oxide spin coated films. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 149, 638-646. doi: 10.1016/j.saa.2015.05.010
Elashmawi, I. S., & Menazea, A. A. (2019). Different time's Nd: YAG laser-irradiated PVA/Ag nanocomposites: structural, optical, and electrical characterization. Journal of Materials Research and Technology, 8(2), 1944-1951. doi: 10.1016/j.jmrt.2019.01.011
Goktas, A., Modanlı, S., Tumbul, A., & Kilic, A. (2022). Facile synthesis and characterization of ZnO, ZnO: Co, and ZnO/ZnO: Co nano rod-like homojunction thin films: Role of crystallite/grain size and microstrain in photocatalytic performance. Journal of Alloys and Compounds, 893, 162334. doi: 10.1016/j.jallcom.2021.162334
Harizi, A., Sinaoui, A., Akkari, F. C., & Kanzari, M. (2016). Physical properties of Sn4Sb6S13 thin films prepared by a glancing angle deposition method. Materials Science in Semiconductor Processing, 41, 450-456. doi: 10.1016/j.mssp.2015.10.014
Holzwarth, U., & Gibson, N. (2011). The Scherrer equation versus the'Debye-Scherrer equation'. Nature nanotechnology, 6(9), 534-534. doi: 10.1038/nnano.2011.145
Jabbar, S. M. (2016). Synthesis of CuO nano structure via sol-gel and precipitation chemical methods. Al-Khwarizmi Engineering Journal, 12(4), 126-131. doi: 10.22153/kej.2016.07.001
Jayaprakash, J., Srinivasan, N., Chandrasekaran, P., & Girija, E. (2015). Synthesis and characterization of cluster of grapes like pure and Zinc-doped CuO nanoparticles by sol–gel method. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 136, 1803-1806. doi: 10.1016/j.saa.2014.10.087
Joseph, D. P., Venkateswaran, C., Sambasivam, S., & Choi, B. C. (2012). Effect of Fe alloying on the structural, optical, electrical and magnetic properties of spray-deposited CuO thin films. Journal of the Korean Physical Society, 61(3), 449-454. doi: 10.3938/jkps.61.449
Jundale, D., Joshi, P., Sen, S., & Patil, V. (2012). Nanocrystalline CuO thin films: synthesis, microstructural and optoelectronic properties. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 23(8), 1492-1499. doi: 10.1007/s10854-011-0616-2
Kang, B. S., Ahn, S. E., Lee, M. J., Stefanovich, G., Kim, K. H., Xianyu, W. X., . . . Park, B. H. (2008). High‐Current‐Density CuO x/InZnOx Thin‐Film Diodes for Cross‐Point Memory Applications. Advanced Materials, 20(16), 3066-3069. doi: 10.1002/adma.200702932
Manjunatha, S., Krishna, R. H., Thomas, T., Panigrahi, B. S., & Dharmaprakash, M. S. (2018). Moss-Burstein effect in stable, cubic ZrO2: Eu+ 3 nanophosphors derived from rapid microwave-assisted solution-combustion technique. Materials Research Bulletin, 98, 139-147. doi: 10.1016/j.materresbull.2017.10.006
Maruyama, T. (1998). Copper oxide thin films prepared by chemical vapor deposition from copper dipivaloylmethanate. Solar Energy Materials and Solar Cells, 56(1), 85-92. doi: 10.1016/S0927-0248(98)00128-7
Masudy-Panah, S., Radhakrishnan, K., Tan, H. R., Yi, R., Wong, T. I., & Dalapati, G. K. (2015). Titanium doped cupric oxide for photovoltaic application. Solar energy materials and solar cells, 140, 266-274. doi: 10.1016/j.solmat.2015.04.024
Menazea, A., Abdelghany, A., Hakeem, N., Osman, W., & El-kader, A. (2020). Precipitation of silver nanoparticles in borate glasses by 1064 nm Nd: YAG nanosecond laser pulses: characterization and dielectric studies. Journal of Electronic Materials, 49(1), 826-832. doi: 10.1007/s11664-019-07736-z
Menazea, A., Elashmawi, I., El-kader, A., & Hakeem, N. (2018). Nanosecond pulsed laser ablation in liquids as new route for preparing polyvinyl carbazole/silver nanoparticles composite: spectroscopic and thermal studies. Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials, 28(6), 2564-2571. doi: 10.1007/s10904-018-0890-z
Menazea, A. A., & Mostafa, A. M. (2020). Ag doped CuO thin film prepared via pulsed laser deposition for 4-nitrophenol degradation. Journal of Environmental Chemical Engineering, 8(5), 104104. doi: 10.1016/j.jece.2020.104104
Morales, J., Sánchez, L., Martín, F., Ramos-Barrado, J. R., & Sánchez, M. (2004). Nanostructured CuO thin film electrodes prepared by spray pyrolysis: a simple method for enhancing the electrochemical performance of CuO in lithium cells. Electrochimica Acta, 49(26), 4589-4597. doi: 10.1016/j.electacta.2004.05.012
Nesa, M., Sharmin, M., Hossain, K. S., & Bhuiyan, A. (2017). Structural, morphological, optical and electrical properties of spray deposited zinc doped copper oxide thin films. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 28(17), 12523-12534. doi: 10.1007/s10854-017-7075-3
Sanal, K., Vikas, L., & Jayaraj, M. (2014). Room temperature deposited transparent p-channel CuO thin film transistors. Applied Surface Science, 297, 153-157. doi: 10.1016/j.apsusc.2014.01.109
Singh, R., Yadav, L., & Shweta, T. (2019). Effect of annealing time on the structural and optical properties of n-CuO thin films deposited by sol-gel spin coating technique and its application in n-CuO/p-Si heterojunction diode. Thin Solid Films, 685, 195-203. doi: 10.1016/j.tsf.2019.06.026
Tawfik, W. Z., Khalifa, Z. S., Abdel-Wahab, M. S., & Hammad, A. H. (2019). Sputtered cobalt doped CuO nano-structured thin films for photoconductive sensors. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 30(2), 1275-1281. doi: 10.1007/s10854-018-0395-0
Terasako, T., Ohmae, K., Yamane, M., & Shirakata, S. (2014). Carrier transport in undoped CdO films grown by atmospheric-pressure chemical vapor deposition. Thin Solid Films, 572, 20-27. doi: 10.1016/j.tsf.2014.07.061
Valladares, L. D. L. S., Salinas, D. H., Dominguez, A. B., Najarro, D. A., Khondaker, S., Mitrelias, T., . . . Majima, Y. (2012). Crystallization and electrical resistivity of Cu2O and CuO obtained by thermal oxidation of Cu thin films on SiO2/Si substrates. Thin Solid Films, 520(20), 6368-6374. doi: 10.1016/j.tsf.2012.06.043
Xing, H., Lei, E., Guo, Z., Zhao, D., Li, X., & Liu, Z. (2019). Exposing the photocorrosion mechanism and control strategies of a CuO photocathode. Inorganic Chemistry Frontiers, 6(9), 2488-2499. doi: 10.1039/C9QI00780F
Xing, H., Lei, E., Guo, Z., Zhao, D., & Liu, Z. (2020). Enhancement in the charge transport and photocorrosion stability of CuO photocathode: the synergistic effect of spatially separated dual-cocatalysts and pn heterojunction. Chemical Engineering Journal, 394, 124907. doi: 10.1016/j.cej.2020.124907
Xing, H., Lei, E., Zhao, D., Li, X., Ruan, M., & Liu, Z. (2019). A high-efficiency and stable cupric oxide photocathode coupled with Al surface plasmon resonance and Al 2 O 3 self-passivation. Chemical Communications, 55(100), 15093-15096. doi: 10.1039/C9CC07978E
Zhang, Q., Zhang, K., Xu, D., Yang, G., Huang, H., Nie, F., . . . Yang, S. (2014). CuO nanostructures: synthesis, characterization, growth mechanisms, fundamental properties, and applications. Progress in Materials Science, 60, 208-337. doi: 10.1016/j.pmatsci.2013.09.003

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

-

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Şilan Baturay
0000-0002-8122-6671
Türkiye

İlhan Candan ^*
0000-0001-9489-5324
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

25 Aralık 2022

Gönderilme Tarihi

29 Mart 2022

Kabul Tarihi

23 Haziran 2022

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2022 Cilt: 27 Sayı: 3

DOI

https://doi.org/10.53433/yyufbed.1094830

IZ

https://izlik.org/JA86NF68NJ

APA

Baturay, Ş., & Candan, İ. (2022). Dönel Kaplama Yöntemi ile Üretilen Ag Katkılı CuO İnce Filmlerin Yapısal, Optik ve Morfolojik Özellikleri. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 27(3), 489-501. https://doi.org/10.53433/yyufbed.1094830

AMA

1.Baturay Ş, Candan İ. Dönel Kaplama Yöntemi ile Üretilen Ag Katkılı CuO İnce Filmlerin Yapısal, Optik ve Morfolojik Özellikleri. YYUFBED. 2022;27(3):489-501. doi:10.53433/yyufbed.1094830

Chicago

Baturay, Şilan, ve İlhan Candan. 2022. “Dönel Kaplama Yöntemi ile Üretilen Ag Katkılı CuO İnce Filmlerin Yapısal, Optik ve Morfolojik Özellikleri”. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 27 (3): 489-501. https://doi.org/10.53433/yyufbed.1094830.

EndNote

Baturay Ş, Candan İ (01 Aralık 2022) Dönel Kaplama Yöntemi ile Üretilen Ag Katkılı CuO İnce Filmlerin Yapısal, Optik ve Morfolojik Özellikleri. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 27 3 489–501.

IEEE

[1]Ş. Baturay ve İ. Candan, “Dönel Kaplama Yöntemi ile Üretilen Ag Katkılı CuO İnce Filmlerin Yapısal, Optik ve Morfolojik Özellikleri”, YYUFBED, c. 27, sy 3, ss. 489–501, Ara. 2022, doi: 10.53433/yyufbed.1094830.

ISNAD

Baturay, Şilan - Candan, İlhan. “Dönel Kaplama Yöntemi ile Üretilen Ag Katkılı CuO İnce Filmlerin Yapısal, Optik ve Morfolojik Özellikleri”. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 27/3 (01 Aralık 2022): 489-501. https://doi.org/10.53433/yyufbed.1094830.

JAMA

1.Baturay Ş, Candan İ. Dönel Kaplama Yöntemi ile Üretilen Ag Katkılı CuO İnce Filmlerin Yapısal, Optik ve Morfolojik Özellikleri. YYUFBED. 2022;27:489–501.

MLA

Baturay, Şilan, ve İlhan Candan. “Dönel Kaplama Yöntemi ile Üretilen Ag Katkılı CuO İnce Filmlerin Yapısal, Optik ve Morfolojik Özellikleri”. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, c. 27, sy 3, Aralık 2022, ss. 489-01, doi:10.53433/yyufbed.1094830.

Vancouver

1.Şilan Baturay, İlhan Candan. Dönel Kaplama Yöntemi ile Üretilen Ag Katkılı CuO İnce Filmlerin Yapısal, Optik ve Morfolojik Özellikleri. YYUFBED. 01 Aralık 2022;27(3):489-501. doi:10.53433/yyufbed.1094830

Dönel Kaplama Yöntemi ile Üretilen Ag Katkılı CuO İnce Filmlerin Yapısal, Optik ve Morfolojik Özellikleri

Öz

Anahtar Kelimeler

Structural, Optical and Morphological Properties of Ag Doped CuO Thin Films Produced by Spin Coating Method

Öz

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

Ayrıntılar

Birincil Dil

Konular

Bölüm

Yazarlar

Yayımlanma Tarihi

Gönderilme Tarihi

Kabul Tarihi

Yayımlandığı Sayı

DOI

IZ

Kaynak Göster