شبیه‌سازی و ساخت لایه‌های نانو ساختارZnS/Metal/ZnS و بررسی خواص ساختاری و اپتیکی آن‌ها

نویسندگان

1 دانشگاه کاشان

2 آزمایشگاه تحقیقاتی لایه‌های نازک

چکیده

نخست چهار نمونه از نانوساختارهای رسانای شفاف سه­لایه­ای ZnS/M/ZnS, (M = Au, Ag, Cu, Al)  با بهینه­سازی ضخامت لایه­های فلزات طلا، نقره، مس و آلومینیوم و نیمرسانای سولفید­روی شبیه­سازی شدند. در این شبیه­سازی نظریه­ی ماتریس انتقال لایه­های نازک و توابع ثابت­های اپتیکی مواد مورد بررسی، به­کاربرده شدند. سپس ساختارهای سه لایه­ای بهینه شبیه­سازی شده به روش تبخیر گرمایی روی بستری شیشه­ای لایه­نشانی شدند. ویژگی­های بلوری ساختار­ها از قبیل اندازه­ی دانه­ها و ثابت­های شبکه از الگوی پراش پرتو ایکس محاسبه شدند. همچنین طیف­های اپتیکی تراگسیلی و جذب نشان دادند که این­گونه نانوساختار­ها امواج فرابنفش و فروسرخ را جذب می­کنند ولی در برابر ناحیه مرئی طیف خورشید شفاف هستند. اندازه­گیری­ها و محاسبات نشان داد، ساختار ZnS/Au/ZnS جهت استفاده در سطوح رسانای شفاف و ساختار ZnS/Ag/ZnS برای صفحات شفاف ضد بازتاب نسبت به ساختارهای دیگر مناسبت­ترند. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Simulation and fabrication of nanostructured ZnS/Metal/ZnS films and study of their structural and optical properties

چکیده [English]

Conductive transparent ZnS/M/ZnS, (M = Au, Ag, Cu, Al) nano-structures have been simulated by optimization layers thickness, and gold, silver, copper, and aluminum materials were used as a metal layer and zinc sulfide for dielectric layers. Then the optimum simulated structure has been fabricated on a glass substrate by thermal evaporation. The crystallinity properties of the structures, such as grain size and lattice parameters, have been calculated from XRD pattern. The optical transmittance and absorption spectra show that the structures are absorber of the ultraviolet and infrared and transparent against visible lights.  These results were confirmed by calculated figure of merit and luminous transmittance and measuring the rate of heat dissipation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Zinc sulfide
  • thin film
  • three layer nanostructures
  • Simulation
  • thermal evaporation

مراجع

[1] A.M. Al-Shukri, ‘’Thin film coated energy-efficient glass windows for warm climates’’, Desalination. 209 (2007) 290.

[2] S.M. A. Durrani, E.E. Khawaja, A.M. Al-Shukri, M.F. Al-Kuhaili, “ Dielectric/Ag/dielectric coated energy-efficient glass windows for warm climates’’,Energy and building 36 (2004) 891-898.

[3] C.G. Granqvist, ” Transparent conductors as solar energy materials: A panoramic review”, Solar Energy Materials & Solar Cells 91 (2007) 1529–1598.

[4] C.G. Granqvist, " Transparent conductors as solar energy materials: A panoramic review", Solar Energy Materials & Solar Cells 91 (2007) 1529–1598.

[5] H. Pang, Y. Yuan, Y. Zhou, J. Lian, L. Cao, J. Zhang, X. Zhou, ’’ZnS/Ag/ZnS coating as transparent anode for organic light emitting diodes’’, Journal of Luminescence 122–123 (2007) 587–589.

[6] C. Guillen, J. Herrero, ”ITO/metal/ITO multilayer structures based on Ag and Cu metal films for high-performance transparent electrodes’’, Solar Energy Materials & Solar Cells 92 (2008) 938– 941.

[7] H.A. Macleod, “Thin film optical filters”, Third edition, Institute of physics publishing, (2001).

[8] E.D.Palik, “Handbook of optical constants of solids”, Academic press, USA, (1998).

[9] P.B. Johnson, R.W. Christy, ”Optical constants if the noble metals”, Physical review B 6 (1972) 4370-4379.





[10] S.M.B. Ghorashi, A. Behjat, M. Neghabi, G. Mirjalili, ’’ Effects of air annealing on the optical, electrical, and structural properties of nanostructured ZnS/Au/ZnS films’’, Applied Surface Science 257 (2010) 1602-1606.

[11] Y.P. Venkata Subbaiah, P. Prathap, K.T. Ramakrishna Reddy, ’’Structural, electrical and optical properties of ZnS films deposited by close-spaced evaporation’’, Applied Surface Science 253 (2006) 2409–2415.

[12] Pei Zhao, WeitaoSu, RengWang, XiaofengXu, FengshanZhang, ” Properties of thin silver films with different thickness”, Physica E 41 (2009) 387–390.

[13] B.D. Cullity, “Elements of X-ray diffraction”, second edition, Addison-Wesley, MA (1978).

[14] P. Prathap, N Revathi, Y P Venkata Subbaiah and K T Ramakrishna Reddy, ” Thickness effect on the microstructure, morphology and optoelectronic properties of ZnS films”, J. Phys. Condens. Matter, 20 (2008).

[15] G. Haacke, “New figure of merit for transparent conductors”, J. Appl. Phys. 47 (1976) 4086.

[16] G. Leftheriotis, S. Papaefthimiou, P. Yianoulis, ”Development of multilayer transparent conductive coatings”, Solid State Ionics 136–137 (2000) 655–661.

[17] X. Liu, X. Cai, J. Qiao, J. Mao, N. Jiang, ”The design of ZnS/Ag/ZnS transparent conductive multilayer films”, Thin Solid Films 441 (2003) 200–206.
مجله بلورشناسی و کانی شناسی ایران
دوره 20، شماره 1 - شماره پیاپی 45
فروردین 1391
صفحه 169-178

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