Análise morfológica de filmes finos de óxido de zinco

Abstract

Neste trabalho, foram realizadas duas séries de deposição de filmes finos de ZnO crescidos sobre substrato de vidro pela técnica de RF magnetron sputtering reativo. Na primeira, investigou-se a influência da temperatura nas propriedades dos filmes crescidos no intervalo de temperatura de 50 a 250ºC. Posteriormente, na segunda série, investigou-se a evolução da dinâmica de crescimento destes filmes com o tempo através dos expoentes de escala com a finalidade de identificar os mecanismos superficiais presentes. Para isso, foram depositados filmes finos de ZnO crescidos na temperatura do substrato de 100ºC, variando o tempo de deposição de 0 a 120 min. As propriedades estruturais e ópticas dos filmes foram analisadas por difratometria de raios-X e espectroscopia no ultravioleta-viável, respectivamente. A partir disso, foi possível determinar a orientação cristalográfica, a tensão residual, o tamanho de grão, a espessura e os parâmetros ópticos dos filmes como transmitância média, energia de gap óptico e índice de refração n. As propriedades morfológicas foram investigadas pela microscopia de força atômica e eletrônica de varredura. Assim, as imagens de AFM foram usadas para determinar a rugosidade superficial, para calcular o comprimento lateral, consequentemente, encontrar o expoente de crescimento B e o expoente que define a evolução do comprimento de onda característico da superfície p. A composição química e a densidade superficial dos filmes de ZnO crescidos em diferentes temperaturas do substrato foram determinadas pela espectroscopia de retro espalhamento Rutherford

In this workm two series of grown ZnO thin films deposition on glass substrate by reactive RF magnetron sputtering technique were performed. At first, the influence of temperature on the properties of the grown films in the temperature range from 50 to 250ºC was investigated. In the second series, the evolution of the growth dynamics of these films with the time was analyzed using scaling concepts in order to identify the superficial mechanisms. For this purpose, the grown films in the substrate temperature of 100ºC were deposited by varying the deposition time of 0 to 120 min. X-ray diffraction an ultraviolet-visible spectroscopy were employed to characterize the characterize the structural and optical properties of the films, respectively. From this crystallographic orientation, residual stress, grain size, thickness and the optical parameters of the films as average transmittance, optical band gap and refractive index n were determined. The morphological properties were investigated by atomic force and scanning electron microscopy. Thus, AFM images were used to determine the surface roughness, to calculate the lateral length and, consequently, find the growth exponent b and expoent defining the evolution characteristic wavelength of the surface p. Rutherford backccattering spectroscopy was employed to determine the chemical composition of the grown ZnO films on different substrate temperatures and its surface densisties