تاثیرضخامت لایه بر خواص ساختاری فیلم نازک ZnO:Alلایه نشانی شده با روش کندوپاش مگنترون

فیلم نازک Al:ZnO باضخامت های مختلف ،با سیستم (dc) مگنترون اسپاترینگ رشد داده شده است .که با بررسی تاثیرضخامت لایه بر خواص ساختاری لایه نازک ZnO:Al بهینه مقدار ضخامت را برای کاربرد سلول های خورشیدی موردتحقیق قراردادیم. در اینجا از تارگت ZnO:Al با Al%2و ZnO%98 و زیر لایه شیشه استفاده شده به کمک سیستم کندوپاش مگنترون انجام گردید.آزمایش برای 4بارتکرار که با تغییرات زمان ضخامت نیز تغییر میکند. پیک های قابل مشاهده (100) ،(,)101(110) میباشدتمام فیلمها باافزایش ضخامت کیفیت کریستالی شان افزایش یافته و همچنین دارای شفافیت بسیارخوبی میباشند.اکسیدهای رسانای شفاف )TCO( یکی از مهمترین موادی هستند که در ساخت سلول های خورشیدی مورد استفاده قرار میگیرند، استفاده از این لایه ها به جهت شفافیت بالا و رسانندگی مناسب در سلول های خورشیدی اهمیت دارند .[1] تنهاراه بدست آوردن یک رسانا باشفافیت خوب، ایجاد الکترون تبهگن درنوارممنوع مواد باEg> 3ev میباشد که بهترین روش، آلاییدن اکسیدهایی نظیراکسیدروی، اکسید ایندیوم و اکسید قلع است ].[2لایه اکسید روی ماده ایی ارزان و غیر سمی میباشد که در سال های اخیر تمایل به استفاده از آن و آلیاژهای مشابه به عنوان رسانای شفاف بیشتر شده است. از بین آلیاژهای مشابه اکسید آلاییده شده با آلومینیومZnO:Alبه علت فراوانی ،ارزانی و غیر سمی بودن مورد توجه قرار گرفته است. [3] تا کنون برای تهیه لایه نازک ZnO:Alاز روش های مختلفی مانندلیزرپالس[4]،کندوپاش[5]،روش سیلار[6]و غیره... استفاده شده است. روش کندوپاش مگنترون به دلیل مزیت هایی از قبیل کیفیت لایه و همچنین چسبندگی بهتر لایه به زیرلایه، امکان لایه نشانی بر روی زیر لایه ها با ابعاد بزرگ در چند سال اخیر مورد توجه بسیاری قرارگرفته است. در تحقیقاتی که تاکنون انجام شده محققین به بررسی خواص ساختاری فیلم ZnO:Al پرداخته اند.[7] به هر حال اثرضخامت لایه اکسید روی در عملکرد سلول های خورشیدی هنوز به خوبی بررسی نشده است. در این تحقیق درنظرداریم لایه نشانی ZnO:Al به وسیله دستگاه کندو پاش مگنترون و زیر لایه شیشه انجام گیرد .که نمونه ها در فشار ، دما و توان ثابت ولی در زمان های متفاوت تهیه میشوند. تغییر زمان لایه نشانی سبب تولید نمونه ها با ضخامت متفاوت میگردد و سپس خواص ساختاری لایه ها به وسیله آنالیز های ضخامت سنجی، AFM– XRD مورد بررسی قرار میگیرد.از پارامترهای مهمی که برای انباشت یک لایه کاملا یکنواخت ضروری است، خلاء و توان و فشار مناسب میباشد. طی چندین مرحله آزمایش که در فشار پایه ی 5×10-5 میلی بار و فشار حین کار 1 /6 × 10-2 میلی بار و جریان 13میلی آمپر و ولتاژ10 ولت ،که برای انباشت لایه ی ZnO:Al به کمک سیستم کندوپاش انجام گردید. فاصله هدف تا زیر لایه شیشه 3 سانتی متر میباشدفشار محفظه را خلاء کرده و خروجی گاز آرگون را به شیر سوزنی وصل میکنیم. عملا شروع آزمایش زمانی است که جریان DC به سیستم اعمال میگردد و جریان 13میلی آمپر و ولتاژ10 ولت را برای کندوپاش فراهم میکنیم. در این حالت شعله پلاسمای یکنواخت ،به رنگ بنفش، که به علت وجود گاز آرگون میباشدپدیدار میشود. آزمایش برای چهار بار تکرارفقط در هر مرحله آزمایش مدت زمان و ضخامت کندوپاش افزایش یافت. انباشت لایه ZnO بر روی زیر لایه شیشه ضخامت لایه ها به کمک ضخامت سنج اندازه گیری گردید. ضخامت های بدست آمده500،300،250،140 نانومترمیباشد. با استفاده از آنالیزXRD، می توان اطلاعات مفیدی راجع به ساختار بلوری نمونه به دست آورد. چشمه پرتو ایکس در دستگاه پراش سنج با چشمه لامپ کبالت) )3710Co kα1 PW با طول موج 1/78 A°و با هندسه پراش θ2- θ وسرعت روبش 0/02 درجه در ثانیه انجام شد.