ساخت لایه‌ی نازک بیسموت تیتانات (Bi4Ti3O12) به روش سل ژل و بررسی خواص ساختاری و اپتیکی آن

نویسندگان

دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

سرامیک­های بیسموت تیتانات به دلیل ویژگی و کاربردهای قابل توجه مختلف، مورد بررسی بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته است. در این پژوهش محلول مورد نظر به روش سل-ژل تهیه شده و سپس با استفاده از اسپین کوتینگ روی بستری از شیشه لایه نشانی شده و سپس به بررسی ویژگی ساختاری و اپتیکی آن پرداخته شد. بدین منظور نخست سل اولیه با نسبت­های مولی معین تهیه شد. پس از مخلوط کردن مواد اولیه و هم زدن آن با استفاده از روش سل-ژل، سل ایجاد شده به روش پوشش اسپینی روی بستر شیشه­ای با سرعت مشخص نشانده شد. به منظور بررسی نوع فازها از طرح پراش پرتو X ، ریخت­شناسی پوشش میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و در تعیین خواص اپتیکی لایه­ی نازکی از طیف­های اپتیکی جذبی و تراگسیلی به روش سان و پل استفاده شد که در گستره­ی نور مرئی عبوری بالای حدود ۸۵% بوده است. اندازه شکاف نواری محاسبه شده، ev ۳۷/۳ بوده است.     

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Fabrication and investigation of structural and Optical Properties of Bismuth Titanate (Bi4Ti3O12) Thin Films by sol-gel method

چکیده [English]

Bismuth titanate (B14Ti3O12) ceramic have attracted many attentions due to their various significant properties and applications and have been studied by many researchers. In this study, the related solutions were prepared by using sol-gel technique, and coated on glass substrates, using the spin coating instrument. Then, the structural and optical properties of the prepared thin films were investigated. In more details, at first the primary cell was prepared using bismuth nitrate, acetic acid, titanium isopropoxide, 2-methoxyethanol and acetyle aceton with certain molar ratios. After mixing and stirring the ingrediantes, the sol-gels were formed. Then they were coated on glass substrates with a specific speed, using spin coating instrument. Also in this study, we investigate the structural and optical properties of Bismuth Titanate (Bi4Ti3O12) thin films. In ordere to determine the type of phases, surface morphology and optical properties of the prepared thin films, the X-ray difraction patterns, scanning electron microscopy (SEM) and optical absorption-transmission spectra analysis of Sun and Pole were used, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sol-ge
  • bismuth titanate
  • thin film
  • spin coating

مراجع

[1] Scott J. F., "Applications of modern ferroelectrics", science 315 (5814) 954-959.

[2] Zhang W. F., Zhang M. S., Yin Z., Gu Y. Z., Du Z. L., Yu B. L., "Large third-order optical nonlinearity in SrBi2Ta2O9 thin films by pulsed laser deposition. Applied physics letters", 75 (1999) 902.

[3] Aurivillius B., "Mixed Bismuth Oxides With Layer Lattices. 2. Structure of Bi4Ti3O12". Arkiv for kemi, 1(6) (1950) 499-512.

[4] Yao W. F., Wang H., Xu X. H., Cheng X. F., Huang J., Shang S. X., Wang M., "Photocatalytic property of bismuth titanate Bi 12 TiO 20 crystals", Applied Catalysis A: General, 243(1) (2003) 185-190.

[5] Aurivillius B., "Dielectric relaxation in layered oxides of the Aurivillius phase family", Ark kemi, 1 (1949) 463.

[6] Subbarao E. C., "Ferroelectricity in Bi 4 Ti 3 O 12 and its solid solutions", Physical Review, 122(3) (1961) 804.

[7] Rae A. D., Thompson J. G., Withers R. L., Willis A. C., "Structure refinement of commensurately modulated bismuth titanate, Bi4Ti3O12." Acta Crystallographica Section B: Structural Science, 46(4) (1990) 474-487.

[8] W.A.S S.L. Swartz, Biggers J.V., ferroelectrics, 38 (1981) 765

[9] Safari R. K. P. a. V. F. J. A., "Ferroelectric ceramics: Processing, properties and applications", J Am Ceram Soc, vol. 92(4), pp. 626–720, (2007).

[10] Madeswaran S., Giridharan N. V., Jayavel R., "Sol–gel synthesis and property studies of layered perovskite bismuth titanate thin films", Materials chemistry and physics, 80(1) (2003) 23-28.

[11] Patterson A. L., "The Scherrer formula for X-ray particle size determination", Physical review, 56(10) (1939) 978.

[12] Swanepoel R., "Determination of surface roughness and optical constants of inhomogeneous amorphous silicon films", Journal of Physics E: Scientific Instruments, 17(10) (1984) 896.

[13] Jia C. H., Chen Y. H., Zhang W. F., "Optical properties of aluminum-, gallium-, and indium-doped Bi4Ti3O12 thin films" (2009).

[14] Chia W. K., Chen Y. C., Yang C. F., "Electrical and Optical Characteristics of Bi4Ti3O12 Thin Film on Indium–Tin-Oxide/Glass", Japanese journal of applied physics, 45(6R) (2006) 5087.

[15] Jia C., Chen Y., Ding L., Zhang W., "Effect of incorporating nonlanthanoidal indium on optical properties of ferroelectric Bi 4 Ti 3 O 12 thin films.", Applied Surface Science, 253(24) (2007) 9506-9512.

[16] Cao Z., Ding A., He X., Cheng W., Qiu P., "Optical properties of BNT thin films grown on Pt/Ti/SiO 2/Si (100) substrates by a CSD processing", Journal of crystal growth, 270(1) (2004) 168-173.
مجله بلورشناسی و کانی شناسی ایران
دوره 25، شماره 1 - شماره پیاپی 65
فروردین 1396
صفحه 221-228

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 11 تیر 1404
  • تاریخ بازنگری: 15 بهمن 1404
  • تاریخ پذیرش: 11 تیر 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار