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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 9/2020

01.04.2020

Structural, electrical, optical and morphological properties of aluminum-doped TiO2 thin films deposited by spray pyrolysis method

verfasst von: Masoud Khosravi, Mohammad Reza Toroghinejad, Mohammad Reza Vaezi, Ali Saidi

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 9/2020

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Abstract

In this research, highly transparent thin films of pure and doped titanium dioxide (TiO2) with various amount of aluminum (0–5 mol%) were prepared by sol–gel method and were coated on a FTO substrate at 500 °C by spray pyrolysis. Thermogravimetry and differential thermal analysis were employed to study the thermal transformation behavior of the xerogel. The effects of aluminum doping on structural, morphological, optical, and electrical properties of TiO2 samples were evaluated using X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy, atomic force microscopy, UV–Vis absorption spectroscopy, ellipsometry and four point probe techniques. XRD results reveal that all thin films have anatase crystal structure and it can be seen that the preferred growth orientation of the TiO2 thin films depends on the Al doping levels. The results show that by increasing the amount of aluminum dopant (0 to 5 mol%), the grain size, crystalline plane distance and roughness are decreased, as well the resistivity of the TiO2 layers decreases until it reaches to a minimum value at 3 mol% of aluminum. On the other hand, the band gap rises from 3.28 to 3.39 eV. The ellipsometry measurements demonstrate that the refractive index of TiO2 thin films decrease from 1.96 to 1.89 at 632.8 nm and the extinction coefficient increase with Al doping content.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat L. Kernazhitsky, V. Shymanovska, T. Gavrilko, J. Lumin. 146, 99–204 (2014)CrossRef L. Kernazhitsky, V. Shymanovska, T. Gavrilko, J. Lumin. 146, 99–204 (2014)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat N.D. Abazovic, M.I.C. Ÿomor, M.D. Dramicanin, J. Phys. Chem. B. 110, 50 (2006)CrossRef N.D. Abazovic, M.I.C. Ÿomor, M.D. Dramicanin, J. Phys. Chem. B. 110, 50 (2006)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat V. Gopala Krishnan, A. Purushothaman, P. Elango, J Mater Sci: Mater Electron. 28, 15 (2017) V. Gopala Krishnan, A. Purushothaman, P. Elango, J Mater Sci: Mater Electron. 28, 15 (2017)
4.
Zurück zum Zitat W. Maziarz, A. Kusior, A.T. Zajac, Beilstein J. Nanotechnol. 7, 1718–1726 (2016)CrossRef W. Maziarz, A. Kusior, A.T. Zajac, Beilstein J. Nanotechnol. 7, 1718–1726 (2016)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat D. Hocine, M.S. Belkaid, M. Pasquinelli, Phys. Status Solidi C. 12, 3 (2015)CrossRef D. Hocine, M.S. Belkaid, M. Pasquinelli, Phys. Status Solidi C. 12, 3 (2015)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat P. Magalhães, L. Andrade, O.C. Nunes, Rev. Adv. Mater. Sci. 51, 91 (2017) P. Magalhães, L. Andrade, O.C. Nunes, Rev. Adv. Mater. Sci. 51, 91 (2017)
8.
9.
Zurück zum Zitat C. Ravidhas, B. Anitha, D. Arivukarasan, J. Mater. Sci.: Mater Electron 27, 5 (2016) C. Ravidhas, B. Anitha, D. Arivukarasan, J. Mater. Sci.: Mater Electron 27, 5 (2016)
10.
11.
Zurück zum Zitat B. Parveen, M.U. Hassan, Z. Khalid, S. Riaz, S. Naseem, J. Appl. Res. Technol. 15, 132 (2017)CrossRef B. Parveen, M.U. Hassan, Z. Khalid, S. Riaz, S. Naseem, J. Appl. Res. Technol. 15, 132 (2017)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat A. Kubacka, G. Colon, M. Fernandez-Garcıa, Catal. Today. 143, 286 (2009)CrossRef A. Kubacka, G. Colon, M. Fernandez-Garcıa, Catal. Today. 143, 286 (2009)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Y. Sato, H. Akizuki, T. Kamiyama, Y. Shigesato, Thin Solid Films 516, 17 (2008) Y. Sato, H. Akizuki, T. Kamiyama, Y. Shigesato, Thin Solid Films 516, 17 (2008)
14.
15.
Zurück zum Zitat F. Hanini, Y. Bouachiba, F. Kermiche, Int. J. Nanoparticles. 6, 2–3 (2013)CrossRef F. Hanini, Y. Bouachiba, F. Kermiche, Int. J. Nanoparticles. 6, 2–3 (2013)CrossRef
16.
17.
18.
Zurück zum Zitat R.V. Alvarado, A.P. de la Beneitez, R.L. Callejas, J. Physics, Conf. Series. 591, 012042 (2015)CrossRef R.V. Alvarado, A.P. de la Beneitez, R.L. Callejas, J. Physics, Conf. Series. 591, 012042 (2015)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat M.H. Mangrola, V.G. Joshi, Mater. Today: Proc. 4, 2 (2017) M.H. Mangrola, V.G. Joshi, Mater. Today: Proc. 4, 2 (2017)
20.
Zurück zum Zitat S.S. Huang, J.S. Chen, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 13, 77–81 (2002) S.S. Huang, J.S. Chen, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 13, 77–81 (2002)
21.
Zurück zum Zitat N.D. Johari, Z.M. Rosli, J.M. Juoi, J. Mater. Res. Technol. 8, 2 (2019)CrossRef N.D. Johari, Z.M. Rosli, J.M. Juoi, J. Mater. Res. Technol. 8, 2 (2019)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat C. Garapon, C. Champeaux, J. Mugnier, Appl. Surf. Sci. 96, 836–841 (1996)CrossRef C. Garapon, C. Champeaux, J. Mugnier, Appl. Surf. Sci. 96, 836–841 (1996)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat F.C.E. Moursli, A. Douayar, F. Hajji, Sens. Transducers. 27, 258–263 (2014) F.C.E. Moursli, A. Douayar, F. Hajji, Sens. Transducers. 27, 258–263 (2014)
24.
Zurück zum Zitat T.D. Dongale, S.S. Shinde, R.K. Kamat, J. Alloys Compd. 593, 267–270 (2014)CrossRef T.D. Dongale, S.S. Shinde, R.K. Kamat, J. Alloys Compd. 593, 267–270 (2014)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat V. Tamilnayagam, P. Jegatheesan, K. Pakiyaraj, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 27, 11530–11535 (2016) V. Tamilnayagam, P. Jegatheesan, K. Pakiyaraj, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 27, 11530–11535 (2016)
26.
Zurück zum Zitat S.K. Pathak, A. Abate, P. Ruckdeschel, Adv. Funct. Mater. 24, 6046–6055 (2014)CrossRef S.K. Pathak, A. Abate, P. Ruckdeschel, Adv. Funct. Mater. 24, 6046–6055 (2014)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat I.O. AÇIK, Ph.D thesis, Tallinn University of Technology, Estonia (2007) I.O. AÇIK, Ph.D thesis, Tallinn University of Technology, Estonia (2007)
28.
Zurück zum Zitat N. Avci, P.F. Smet, H. Poelman, J. Sol-Gel Sci. Technol. 52, 424 (2009)CrossRef N. Avci, P.F. Smet, H. Poelman, J. Sol-Gel Sci. Technol. 52, 424 (2009)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat A.A. Murashkina, P.D. Murzin, A.V. Rudakova, J. Phys. Chem. C. 119, 44 (2015)CrossRef A.A. Murashkina, P.D. Murzin, A.V. Rudakova, J. Phys. Chem. C. 119, 44 (2015)CrossRef
30.
31.
32.
Zurück zum Zitat B.D. Cullity, 2th ed., Addision-Wesley Publishing Company, Reading (1978) B.D. Cullity, 2th ed., Addision-Wesley Publishing Company, Reading (1978)
33.
Zurück zum Zitat M. Shirazi, R.S. Dariani, M.R. Toroghinejad, J. Matter. Sci. 27, 10226 (2016) M. Shirazi, R.S. Dariani, M.R. Toroghinejad, J. Matter. Sci. 27, 10226 (2016)
34.
35.
Zurück zum Zitat N.N. Ilkhechi, N. Ghobadi, B.K. Kaleji, Opt. Quant. Electron. 48, 416 (2016)CrossRef N.N. Ilkhechi, N. Ghobadi, B.K. Kaleji, Opt. Quant. Electron. 48, 416 (2016)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat B. Mei, M.D. Sanchez, T. Reinecke, J. Mater. Chem. 21, 32 (2011) B. Mei, M.D. Sanchez, T. Reinecke, J. Mater. Chem. 21, 32 (2011)
39.
Zurück zum Zitat P. Eiamchai, P. Chindaudom, A. Pokaipisit, Curr. Appl. Phys. 9, 3 (2009)CrossRef P. Eiamchai, P. Chindaudom, A. Pokaipisit, Curr. Appl. Phys. 9, 3 (2009)CrossRef
40.
41.
Zurück zum Zitat I. Sta, M. Jlassi, M. Hajji, J. Sol-Gel. Sci. Technol. 72, 421 (2014)CrossRef I. Sta, M. Jlassi, M. Hajji, J. Sol-Gel. Sci. Technol. 72, 421 (2014)CrossRef
Metadaten
Titel
Structural, electrical, optical and morphological properties of aluminum-doped TiO2 thin films deposited by spray pyrolysis method
verfasst von
Masoud Khosravi
Mohammad Reza Toroghinejad
Mohammad Reza Vaezi
Ali Saidi
Publikationsdatum
01.04.2020
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 9/2020
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-020-03286-x

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