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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 13/2021

20.06.2021

Unraveling the effect of thickness on the structural, morphological, opto-thermal and DFT calculation of hematite Fe2O3 thin films for photo-catalytic application

verfasst von: A. Mami, I. Saafi, T. Larbi, K. Ben Messaoud, N. Yacoubi, M. Amlouk

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 13/2021

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Abstract

In this study, hematite Fe2O3 thin films with different thicknesses were prepared by a spray pyrolysis process on glass substrates. The crystalline structure and phase formation of obtained films were examined using X-ray diffractometer. Scanning Electron Microscopy and energy dispersive X-ray analysis were carried out to provide surface morphology and elemental composition of the deposits. The geometry characterization of α-Fe2O3 was extracted using density functional theory (DFT). Raman spectroscopy measurement depicted the presence of rhombohedral structure of Fe2O3. Transmittance spectrum was used to show a decrease of band gap energy as thickness films increased exhibiting a quantum size effect. PL spectrum showed the band to band emission of α-Fe2O3 at 578 nm. Thermal properties including static (heat capacity) and dynamic properties (such as thermal conductivity, thermal diffusivity and effusivity) were studied as a function of film's thickness by means of electro-pyroelectric technique. As well as, the percent air included into the studied film has been determined using thermal conductivity measurements. Finally, photocatalytic activity of hematite Fe2O3 was tested towards degradation of methylene blue dye solution under solar light illumination for 120 min.

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Metadaten
Titel
Unraveling the effect of thickness on the structural, morphological, opto-thermal and DFT calculation of hematite Fe2O3 thin films for photo-catalytic application
verfasst von
A. Mami
I. Saafi
T. Larbi
K. Ben Messaoud
N. Yacoubi
M. Amlouk
Publikationsdatum
20.06.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 13/2021
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-021-06336-0

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