Production of high-transparent MgO films by radio-frequency sputtering method

Fatih ŞENASLAN; Ayhan ÇELİK; Muharrem TAŞDEMİR

doi:https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1006430

Article Details

Production of high-transparent MgO films by radio-frequency sputtering method

Authors:

Fatih ŞENASLAN | Ayhan ÇELİK | Muharrem TAŞDEMİR

Publisher:

Gumushane University

Main Topics:

Applied physics

Journal:

Gümüşhane University Journal of Science and Technology 2022 Vol.12 Issue 1, pp.320-326

Document Type:

Article

Publication Date:

1/2022

Document Language:

English

Document ID (Org No.):

2000469658

Frequency:

Quarterly

eISSN:

2146-538X

pISSN:

2146-538X

DOI:

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1006430

Abstract:

 

Magnesium oxide (MgO) thin films were deposited on silicon and glass substrates by the radio frequency (RF) sputtering method. The MgO films were annealed at 400 ⁰C for 4h. The effect of working pressure on the structure and optical properties of MgO films was investigated. Structural characterization of thin films was determined using the X-ray diffraction (XRD) method. XRD results showed the presence of dominant peaks corresponding to the (200) and (220) lattice planes of MgO. However, peaks corresponding to (111), (311) and (222) lattice planes of the MgO also appeared in the films deposited at low pressure. It was determined that the average crystal size decreased as the working pressure reduced, while the deposition rate increased. SEM analysis showed that the microstructure of the nano-spherical MgO film transformed into a coarse-grained nano-pyramidal shape after annealing. The optical properties of MgO films were investigated by UV-Vis spectroscopy. Accordingly, it was determined that the absorption threshold of the films was around 310 nm wavelength and the optical band gap of the films varied between 4.07 and 4.14 eV. As a result, MgO films with high transmittance reaching an average of 95% in the visible region were obtained.

 

Magnezyum oksit (MgO) ince filmler, radyo frekansı (RF) saçtırma yöntemiyle silikon ve cam altlıklar üzerine biriktirildi. MgO filmler 400 ⁰C'de 4 saat tavlandı. MgO filmlerin yapı ve optik özellikleri üzerine çalışma basıncının etkisi araştırıldı. İnce filmlerin yapısal karakterizasyonu, X-ışını kırınımı (XRD) yöntemi kullanılarak belirlendi. XRD sonuçları, MgO'in (200) ve (220) kafes düzlemlerine karşılık gelen baskın tepe noktalarının varlığını gösterdi. Bununla birlikte, düşük basınçta biriktirilen filmlerde MgO’in (111), (311) ve (222) kafes düzlemlerine karşılık gelen pikler de ortaya çıktı. Çalışma basıncı azaldıkça ortalama kristal boyutunun azaldığı, biriktirme hızının ise arttığı belirlendi. SEM analizi, MgO filminin nano-küresel mikroyapısının, tavlamadan sonra iri taneli bir nano-piramidal şekle dönüştüğünü gösterdi. MgO filmlerinin optik özellikleri Ultraviyole-Görünür spektroskopisi ile incelendi. Buna göre filmlerin absorpsiyon eşiğinin 310 nm dalga boyu civarında olduğu ve filmlerin optik bant aralığının 4,07 ile 4,14 eV arasında değiştiği belirlendi. Sonuç olarak görünür bölgede ortalama %95'e ulaşan yüksek geçirgenliğe sahip MgO filmler elde edilmiştir.

Article Details

Production of high-transparent MgO films by radio-frequency sputtering method

Authors: Fatih ŞENASLAN | Ayhan ÇELİK | Muharrem TAŞDEMİR

Publisher: Gumushane University

Main Topics: Applied physics

Journal: Gümüşhane University Journal of Science and Technology 2022 Vol.12 Issue 1, pp.320-326

Document Type: Article

Publication Date: 1/2022

Document Language: English

Document ID (Org No.): 2000469658

Frequency: Quarterly

eISSN: 2146-538X

pISSN: 2146-538X

DOI: https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1006430

Issues

Authors:

Fatih ŞENASLAN | Ayhan ÇELİK | Muharrem TAŞDEMİR

Publisher:

Gumushane University

Main Topics:

Applied physics

Journal:

Gümüşhane University Journal of Science and Technology 2022 Vol.12 Issue 1, pp.320-326

Document Type:

Article

Publication Date:

1/2022

Document Language:

English

Document ID (Org No.):

2000469658

Frequency:

Quarterly

eISSN:

2146-538X

pISSN:

2146-538X

DOI:

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1006430