Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 1/2014

01.01.2014

Single and multiple doping effects of silicon–boron and fluorine on ZnO thin films deposited with sol–gel spin coating technique

verfasst von: G. Turgut, E. F. Keskenler

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 1/2014

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Undoped, Si and B single doped, Si–B co-doped and Si–B–F triple doped ZnO thin films were grown by sol–gel spin coating method. Effects of these doping elements on microstructural, morphological and optical properties were investigated. X-ray diffraction studies showed that all films had hexagonal wurtzite structure. Although Si doping increased crystallinity of ZnO, single boron doping, Si–B co-doping and Si–B–F triple doping gave rise to a decreasing in crystallinity. Scanning electron microscope micrographs indicated that the grain size and morphological characters of ZnO depended on doping element type and their concentrations. The micrographs also demonstrated that Si doping deteriorated grain size and their distribution on film surface of ZnO structure. Although single B, doubly Si–B and triple Si–B–F doping at low contents improved grain distribution and film morphology, when their content increased, film morphology started to deteriorate. Optical band gap value of undoped film increased with Si doping irrespective of Si doping content. Although single B, doubly Si–B and triple Si–B–F doping at low contents caused an increase in optical band gap of undoped ZnO, more doping content brought about a decrease in optical band gap. From the optical parameters such as absorption coefficient, the Urbach energy values of the films were calculated by using ln α vs. photon energy graphs. In generally, Urbach energies of the films changed reversely with the band gap energies of the films.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat A. Maldonado, M.L. de la Olvera, S.T. Guerra, R. Asomoza, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 82, 75–84 (2004)CrossRef A. Maldonado, M.L. de la Olvera, S.T. Guerra, R. Asomoza, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 82, 75–84 (2004)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat B.N. Pawar, D.-H. Ham, R.S. Mane, T. Ganesh, B.-W. Cho, S.-H. Han, Appl. Surf. Sci. 254, 6294–6297 (2008)CrossRef B.N. Pawar, D.-H. Ham, R.S. Mane, T. Ganesh, B.-W. Cho, S.-H. Han, Appl. Surf. Sci. 254, 6294–6297 (2008)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat H.S. Yoon, K.S. Lee, T.S. Lee, B. Cheong, D.K. Choi, D.H. Kim, W.M. Kim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 92, 1366–1372 (2008)CrossRef H.S. Yoon, K.S. Lee, T.S. Lee, B. Cheong, D.K. Choi, D.H. Kim, W.M. Kim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 92, 1366–1372 (2008)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat R.R. Biswal, S. Velumani, B.J. Babub, A. Maldonado, S. Tirado-Guerra, L. Castañeda, M. de la L. Olvera, Mater. Sci. Eng. B-Adv. 174 46–49 (2010)CrossRef R.R. Biswal, S. Velumani, B.J. Babub, A. Maldonado, S. Tirado-Guerra, L. Castañeda, M. de la L. Olvera, Mater. Sci. Eng. B-Adv. 174 46–49 (2010)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat K.J. Chen, F.Y. Hung, S.J. Chang, Z.S. Hu, Appl. Surf. Sci. 255, 6308–6312 (2009)CrossRef K.J. Chen, F.Y. Hung, S.J. Chang, Z.S. Hu, Appl. Surf. Sci. 255, 6308–6312 (2009)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat C. Huang, M. Wang, Z. Deng, Y. Cao, Q. Liu, Z. Huang, Y. Liu, W. Guo, Q. Huang, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 21, 1221–1227 (2010) C. Huang, M. Wang, Z. Deng, Y. Cao, Q. Liu, Z. Huang, Y. Liu, W. Guo, Q. Huang, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 21, 1221–1227 (2010)
7.
Zurück zum Zitat C. Huang, M. Wang, Q. Liu, Y. Cao, Z. Deng, Z. Huang, Y. Liu, Q. Huang, W. Guo, Semiconduct. Sci. Technol. 24, 095019 (2009)CrossRef C. Huang, M. Wang, Q. Liu, Y. Cao, Z. Deng, Z. Huang, Y. Liu, Q. Huang, W. Guo, Semiconduct. Sci. Technol. 24, 095019 (2009)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat M. Miki-Yoshida, F. Paraguay-Delgado, W. Estrada-López, E. Andrade, Thin Solid Films 376, 99–109 (2000)CrossRef M. Miki-Yoshida, F. Paraguay-Delgado, W. Estrada-López, E. Andrade, Thin Solid Films 376, 99–109 (2000)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat M. Caglar, Y. Caglar, S. Ilican, Phys. Status Solidi C 4(3), 1337–1340 (2007)CrossRef M. Caglar, Y. Caglar, S. Ilican, Phys. Status Solidi C 4(3), 1337–1340 (2007)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Q. Yu, J. Li, H. Li, Q. Wang, S. Cheng, L. Li, Chem. Phys. Lett. 539–540, 74–78 (2012)CrossRef Q. Yu, J. Li, H. Li, Q. Wang, S. Cheng, L. Li, Chem. Phys. Lett. 539–540, 74–78 (2012)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat P.M. Ratheesh Kumar, C.S. Kartha, K.P. Vijayakumar, T. Abe, Y. Kashiwaba, F. Singh and D.K. Avasthi, Semicond. Sci. Technol. 20 120–126 (2005)CrossRef P.M. Ratheesh Kumar, C.S. Kartha, K.P. Vijayakumar, T. Abe, Y. Kashiwaba, F. Singh and D.K. Avasthi, Semicond. Sci. Technol. 20 120–126 (2005)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat A. Hikavyy, P. Clauws, K. Vanbesien, P. De Visschere, O.A. Williams, M. Daenen, K. Haenen, J.E. Butler, T. Feygelson, Diam. Relat. Mater. 16, 983–986 (2007)CrossRef A. Hikavyy, P. Clauws, K. Vanbesien, P. De Visschere, O.A. Williams, M. Daenen, K. Haenen, J.E. Butler, T. Feygelson, Diam. Relat. Mater. 16, 983–986 (2007)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat H.Y. Xu, Y.C. Liu, R. Mu, C.L. Shao, Y.M. Lu, D.Z. Shen, X.W. Fan, Appl. Phys. Lett. 86, 123107 (2005)CrossRef H.Y. Xu, Y.C. Liu, R. Mu, C.L. Shao, Y.M. Lu, D.Z. Shen, X.W. Fan, Appl. Phys. Lett. 86, 123107 (2005)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Y.R. Park, D. Jung, K.-C. Kim, S.J. Suh, T.S. Park, Y.S. Kim, J. Electroceram. 23, 536–541 (2009)CrossRef Y.R. Park, D. Jung, K.-C. Kim, S.J. Suh, T.S. Park, Y.S. Kim, J. Electroceram. 23, 536–541 (2009)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat B. Kotlyarchuk, V. Savchuk, M. Oszwaldowski, Cryst. Res. Technol. 40, 1118–1123 (2005)CrossRef B. Kotlyarchuk, V. Savchuk, M. Oszwaldowski, Cryst. Res. Technol. 40, 1118–1123 (2005)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat G. Machado, D.N. Guerra, D. Leinen, J.R. Ramos-Barrado, R.E. Marotti, E.A. Dalchiele, Thin Solid Films 490, 124–131 (2005)CrossRef G. Machado, D.N. Guerra, D. Leinen, J.R. Ramos-Barrado, R.E. Marotti, E.A. Dalchiele, Thin Solid Films 490, 124–131 (2005)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat M. Girtan, M. Socol, B. Pattier, M. Sylla, A. Stanculescu, Thin Solid Films 519, 573–577 (2010)CrossRef M. Girtan, M. Socol, B. Pattier, M. Sylla, A. Stanculescu, Thin Solid Films 519, 573–577 (2010)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat F.E. Ghodsi, H. Absalan, Acta Phys. Pol., A 118, 659–664 (2010) F.E. Ghodsi, H. Absalan, Acta Phys. Pol., A 118, 659–664 (2010)
19.
Zurück zum Zitat P. Sagar, M. Kumar, R.M. Mehra, Mater. Sci. Pol. 23, 685–696 (2005) P. Sagar, M. Kumar, R.M. Mehra, Mater. Sci. Pol. 23, 685–696 (2005)
20.
Zurück zum Zitat M.R. Roknabadi, M. Behdani, H. Arabshahi, N. Hodeini, Int. Rev. Phys. 12, 153–157 (2009) M.R. Roknabadi, M. Behdani, H. Arabshahi, N. Hodeini, Int. Rev. Phys. 12, 153–157 (2009)
21.
Zurück zum Zitat S. Ilıcan, Y. Caglar, M. Caglar, J. Optoelectron. Adv. Mater. 10, 2578–2583 (2008) S. Ilıcan, Y. Caglar, M. Caglar, J. Optoelectron. Adv. Mater. 10, 2578–2583 (2008)
22.
Zurück zum Zitat C. Faure, J. Clatot, L. Teulé-Gay, G. Campet, C. Labrugère, M. Nistor, A. Rougier, Thin Solid Films 524, 151–156 (2012)CrossRef C. Faure, J. Clatot, L. Teulé-Gay, G. Campet, C. Labrugère, M. Nistor, A. Rougier, Thin Solid Films 524, 151–156 (2012)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat H. Yuan, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 23, 2075–2081 (2012) H. Yuan, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 23, 2075–2081 (2012)
24.
Zurück zum Zitat M. Caglar, S. Ilican, Y. Caglar, F. Yakuphanoglu, J. Alloy. Compd. 509, 3177–3182 (2011)CrossRef M. Caglar, S. Ilican, Y. Caglar, F. Yakuphanoglu, J. Alloy. Compd. 509, 3177–3182 (2011)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat Q. Huang, Y. Wang, S. Wang, D. Zhang, Y. Zhao, X. Zhang, Thin Solid Films 520, 5960–5964 (2012)CrossRef Q. Huang, Y. Wang, S. Wang, D. Zhang, Y. Zhao, X. Zhang, Thin Solid Films 520, 5960–5964 (2012)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat G.H. Kim, D.H. Hwang, S.I. Woo, Mater. Chem. Phys. 131, 77–83 (2011)CrossRef G.H. Kim, D.H. Hwang, S.I. Woo, Mater. Chem. Phys. 131, 77–83 (2011)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat I. Sorar, D. Saygin-Hinczewski, M. Hinczewski, F.Z. Tepehan, Appl. Surf. Sci. 257, 7343–7349 (2011)CrossRef I. Sorar, D. Saygin-Hinczewski, M. Hinczewski, F.Z. Tepehan, Appl. Surf. Sci. 257, 7343–7349 (2011)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat J.T. Luo, X.Y. Zhu, G. Chen, F. Zeng, F. Pan, Appl. Surf. Sci. 258, 2177–2181 (2012)CrossRef J.T. Luo, X.Y. Zhu, G. Chen, F. Zeng, F. Pan, Appl. Surf. Sci. 258, 2177–2181 (2012)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat A.K. Das, P. Misra and L.M. Kukreja, J. Phys. D: Appl. Phys. 42, 165405 p. 7 (2009) A.K. Das, P. Misra and L.M. Kukreja, J. Phys. D: Appl. Phys. 42, 165405 p. 7  (2009)
31.
Zurück zum Zitat S. Ilican, F. Yakuphanoglu, M. Caglar, Y. Caglar, J. Alloy Compd. 509, 5290–5294 (2011)CrossRef S. Ilican, F. Yakuphanoglu, M. Caglar, Y. Caglar, J. Alloy Compd. 509, 5290–5294 (2011)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat L. Gao, Y. Zhang, J.M. Zhang, K.W. Xu, Appl. Surf. Sci. 257, 2498–2502 (2011)CrossRef L. Gao, Y. Zhang, J.M. Zhang, K.W. Xu, Appl. Surf. Sci. 257, 2498–2502 (2011)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat K. Mahmood, D. Song, S.B. Park, Surf. Coat. Technol. 206, 4730–4740 (2012)CrossRef K. Mahmood, D. Song, S.B. Park, Surf. Coat. Technol. 206, 4730–4740 (2012)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat S.C. Yadav, M.D. Uplane, Int. J. Eng. Sci. Technol. 4(12), 4893–4898 (2012) S.C. Yadav, M.D. Uplane, Int. J. Eng. Sci. Technol. 4(12), 4893–4898 (2012)
35.
36.
Zurück zum Zitat G. Kim, J. Bang, Y. Kim, S.K. Rout, S.I. Woo, Appl. Phys. A 97, 821–828 (2009)CrossRef G. Kim, J. Bang, Y. Kim, S.K. Rout, S.I. Woo, Appl. Phys. A 97, 821–828 (2009)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat B.N. Pawar, G. Cai, D. Hama, R.S. Mane, T. Ganesh, A. Ghule, R. Sharma, K.D. Jadhava, S.H. Han, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93, 524–527 (2009)CrossRef B.N. Pawar, G. Cai, D. Hama, R.S. Mane, T. Ganesh, A. Ghule, R. Sharma, K.D. Jadhava, S.H. Han, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93, 524–527 (2009)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat E.F. Keskenler, G. Turgut, S. Aydin, S. Dogan, Sci. Res. Essays 7(44), 3816–3822 (2012) E.F. Keskenler, G. Turgut, S. Aydin, S. Dogan, Sci. Res. Essays 7(44), 3816–3822 (2012)
39.
Zurück zum Zitat R.J.D. Tilley, Crystals and Crystal Structures (Wiley & Sons, England, 2006), p. 255 R.J.D. Tilley, Crystals and Crystal Structures (Wiley & Sons, England, 2006), p. 255
40.
Zurück zum Zitat E.F. Keskenler, G. Turgut, S. Doğan, Superlattices Microstruct. 52, 107–115 (2012)CrossRef E.F. Keskenler, G. Turgut, S. Doğan, Superlattices Microstruct. 52, 107–115 (2012)CrossRef
41.
Zurück zum Zitat E.F. Keskenler, S. Doğan, G. Turgut, B. Gürbulak, Metall. Mater. Transact. A 43A, 5088–5095 (2012)CrossRef E.F. Keskenler, S. Doğan, G. Turgut, B. Gürbulak, Metall. Mater. Transact. A 43A, 5088–5095 (2012)CrossRef
42.
Zurück zum Zitat K. Ravichandran, G. Muruganantham, B. Sakthivel, Phys. B 404, 4299–4302 (2009)CrossRef K. Ravichandran, G. Muruganantham, B. Sakthivel, Phys. B 404, 4299–4302 (2009)CrossRef
43.
Zurück zum Zitat V. Kumar, R.G. Singh, L.P. Purohit, R.M. Mehra, J. Mater. Sci. Technol. 27(6), 481–488 (2011)CrossRef V. Kumar, R.G. Singh, L.P. Purohit, R.M. Mehra, J. Mater. Sci. Technol. 27(6), 481–488 (2011)CrossRef
44.
Zurück zum Zitat T. Serin, N. Serin, S. Karadeniz, H. Sarı, N. Tugluoglu, O. Pakma, J. Non-Cryst. Solids 352, 209–215 (2006)CrossRef T. Serin, N. Serin, S. Karadeniz, H. Sarı, N. Tugluoglu, O. Pakma, J. Non-Cryst. Solids 352, 209–215 (2006)CrossRef
45.
Zurück zum Zitat F. Gu, S.F. Wang, M.K. Lü, X.F. Cheng, S.W. Liu, G.J. Zhou, D. Xu, D.R. Yuan, J. Cryst. Growth 262, 182–185 (2004)CrossRef F. Gu, S.F. Wang, M.K. Lü, X.F. Cheng, S.W. Liu, G.J. Zhou, D. Xu, D.R. Yuan, J. Cryst. Growth 262, 182–185 (2004)CrossRef
46.
47.
Zurück zum Zitat L. Cao, L. Zhu, J. Jiang, R. Zhao, Z. Ye, B. Zhao, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 95, 894–898 (2011)CrossRef L. Cao, L. Zhu, J. Jiang, R. Zhao, Z. Ye, B. Zhao, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 95, 894–898 (2011)CrossRef
48.
Zurück zum Zitat A.R. Babar, S.S. Shinde, A.V. Moholkar, C.H. Bhosale, J.H. Kim, K.Y. Rajpure, J. Alloy Compd. 505, 416–422 (2010)CrossRef A.R. Babar, S.S. Shinde, A.V. Moholkar, C.H. Bhosale, J.H. Kim, K.Y. Rajpure, J. Alloy Compd. 505, 416–422 (2010)CrossRef
51.
Zurück zum Zitat L.B. Freund, S. Suresh, Thin film materials: stress, defect formation and surface evolution. (Cambridge University Press, Cambridge, MA, 2003), p. 192 L.B. Freund, S. Suresh, Thin film materials: stress, defect formation and surface evolution. (Cambridge University Press, Cambridge, MA, 2003), p. 192
52.
Zurück zum Zitat Y.H. Lee, W.J. Lee, Y.S. Kwon, G.Y. Yeom, J.K. Yoon, Thin Solid Films 341, 172 (1999)CrossRef Y.H. Lee, W.J. Lee, Y.S. Kwon, G.Y. Yeom, J.K. Yoon, Thin Solid Films 341, 172 (1999)CrossRef
53.
Zurück zum Zitat F. Yakuphanoglu, Y. Caglar, S. Ilican, M. Caglar, Phys. B 394, 86–92 (2007)CrossRef F. Yakuphanoglu, Y. Caglar, S. Ilican, M. Caglar, Phys. B 394, 86–92 (2007)CrossRef
55.
Zurück zum Zitat G.D. Cody, T. Tiedje, B. Abeles, B. Brooks, Y. Goldstein, Phys. Rev. Lett. 47, 1480 (1981)CrossRef G.D. Cody, T. Tiedje, B. Abeles, B. Brooks, Y. Goldstein, Phys. Rev. Lett. 47, 1480 (1981)CrossRef
57.
Zurück zum Zitat Y. Caglar, S. Ilican, M. Caglar, F. Yakuphanoglu, J. Sol-Gel Sci. Technol. 53, 372–377 (2010)CrossRef Y. Caglar, S. Ilican, M. Caglar, F. Yakuphanoglu, J. Sol-Gel Sci. Technol. 53, 372–377 (2010)CrossRef
58.
Zurück zum Zitat S.K. O’Leary, S. Zukotynski, J.M.J. Perz, Non-Cryst. Solids 210, 249 (1997)CrossRef S.K. O’Leary, S. Zukotynski, J.M.J. Perz, Non-Cryst. Solids 210, 249 (1997)CrossRef
59.
Zurück zum Zitat D. Dimova-Malinovska, O. Angelov, H. Nichev, M. Kamenova, J.-C. Pivin, J. Optoelectron. Adv. Mater. 9, 248 (2007) D. Dimova-Malinovska, O. Angelov, H. Nichev, M. Kamenova, J.-C. Pivin, J. Optoelectron. Adv. Mater. 9, 248 (2007)
60.
Zurück zum Zitat D. Dimova-Malinovska, H. Nichev, O. Angelov, V. Grigorov, M. Kamenova, Supperlattices Microstruct. 42, 123 (2007)CrossRef D. Dimova-Malinovska, H. Nichev, O. Angelov, V. Grigorov, M. Kamenova, Supperlattices Microstruct. 42, 123 (2007)CrossRef
61.
Zurück zum Zitat D. Dimova-Malinovska, O. Angelov, H. Nichev, J.-C. Pivin, J. Optoelectron. Adv. Mater. 1, 248 (2007) D. Dimova-Malinovska, O. Angelov, H. Nichev, J.-C. Pivin, J. Optoelectron. Adv. Mater. 1, 248 (2007)
Metadaten
Titel
Single and multiple doping effects of silicon–boron and fluorine on ZnO thin films deposited with sol–gel spin coating technique
verfasst von
G. Turgut
E. F. Keskenler
Publikationsdatum
01.01.2014
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 1/2014
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-013-1583-6

Weitere Artikel der Ausgabe 1/2014

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 1/2014 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt