Optical and electrical properties of $ In_2 O_3$ thin films prepared by reactive evaporation

Reaktif buharlaştırmayla hazırlanan $In_2 O_3$ ince filmlerin optik ve elektrik özellikleri

Özet

Bu çalışmada $5.10^{-2}$ Torr'luk vakumda indiyumun reaktif buharlaştırılmasıyla cam taşıyıcılar üzerinde 1.103-7.103 A° kalınlığında $In_2 O_3$ ince filmleri hazırladık. Buharlaştırma oranı 1-4 A°/s arasında tutuldu. 350 - 1100 nm dalgaboyu aralığında filmlerin geçirgenliğini ölçerek, bu filmlere ait absorbsiyon katsayısı hesapladık. Dalgaboyu parametre olmak üzere absorbsiyon katsayısının film kalınlığına bağlı değişimi elde ettik. Buna bağlı olarak absorbsiyon katsayısının 1.1-3.5 eV enerji aralığındaki değişimi inceledik. Ayrıca filmlerin omik karakterde ve iletkenliklerinin de 10 $(Omega cm)^{-1}$ mertebesinde olduğunu bulduk. Film kalınlığıyla iletkenliğin değişimini inceledik. Böylece filmlerin iletkenlik ve geçirgenliğinin maksimum değerlerine ulaştığı bir kalınlık bölgesi gözledik. Film kalınlığıyla iletkenliğin artmasını, literatürdeki kalınlıkla grain boyutu¬nun artması yorumuna bağlı olarak açıkladık. Geçirgenliğin film kalınlığına bağlı değişimi birçok araştırmacı tarafından ışığın girişimiyle açıklanmıştır. Oysa biz bu çalışmada, filmlere ait absorbsiyon katsayısının kalınlıkla değişiminin girişimle açıklanamayacağını gösterdik, hv enerjisiyle absorbsiyon katsayısının değişimini inceledik.

Abstract

We prepared $In_2 O_3$ films of the thickness in the 1.103-7.103 A° on glass substrates in a vacuum of $5.10^{-2}$ Torr by thermal evaporation of bulk indium. The evaporation rate was kept between 1 and 4 A°/s. We calculated absorption coefficient of this films by measuring the transmittance using filters in the range of 350 - 1100 nm. We obtained variation of the absorption coefficient versus film thickness taking the wavelengh as a parameter, and variation of the absorption coefficient were investigated also variation of hn energy in the range of the between 1.1 - 3.5 eV. Besides this, we see that, our films are ohmic character and we found the conductivity to be in the range of 10 $(Omega cm)^{-1}$. Furthermore we research the variation of conductivitiy with film thickness. Thus we observed that conductivity and transmission reach the optimum values in the same thickness region. Conductivity is increased with increasing thickness. Grain size is increased with increasing thickness and we also attribute the increase of conductivity with increasing thickness to the grain size increasing. Several researchers studied the thickness dependence of the transparency and attributed it to light interference. But we have shown that it is not possible explain the films ($alpha$ - d) behaviour as being due to light interference. We investigated the variation of absorption coefficient versus hn energy.