Sputtered bismuth trioxide(Bi2O3) thin films

Sputtered bismuth trioxide(Bi2O3) thin films. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
MSc. Thesis (Final form pdf).pdf
Restricted to Repository staff only until 29 December 2021.

Download (3MB)

Arabic Abstract

تم تحضير الأغشية الرقيقة النانوية من أكسيد البزموث على ركائز غير مسخنة باستخدام تقنية تشتت المغنطرون بطريقيتي التيار المباشر والتردد الراديوي. تم دراسة تأثير مدى قوة التشتت ، ومعدل تدفق الأرجون ومحتوى الأكسجين على الخصائص التركيبية والمرفولوجية والكيميائية والضوئية للأغشية المترسبة.تم فحص الخصائص التركيبية باستخدام حيود الأشعة السينية حيث لُوحظ أن الأغشية الرقيقة غير متبلورة في الغالب . أيضاً تمت دراسة الخصائص المورفولوجية للأغشية باستخدام مجهر القوة الذرية. أٌتضح أن خشونة السطح تزداد مع زيادة قوة التشتت ولكن تتناقص مع زيادة معدل تدفق الأرجون ومحتوى الأكسجين.تم استخدام التحليل الطيفي للإلكترون بالأشعة السينية لفحص الخواص الكيميائية ولوحظ تكون الأطوار المتكافئة وغير المتكافئة من أكسيد البزموث. تم استخدام تقنية الطيف الضوئي لدراسة الخواص الضوئية التي تشمل النفاذية والانعكاس ومعاملات الامتصاص وفجوة النطاق االضوئي. تم ملاحظة أن الأغشية الرقيقة شفافة في المنطقة المرئية من الطيف الكهرومغطيسي. بالنسبة للأغشية الرققية المعدة بإستخدام تقنية التشتت بطريقة الترددات الراديوية وجد أن محتوى الأكسجين له تأثير واضح على الخصائص الضوئية بينما وجد أن معدل تدفق الأرجون يؤثر على الخصائص الضوئيللأغشية المعدة بإستخدام تقنية التشتت بطريقة التيار المستمر.

English Abstract

Bismuth oxide thin films were prepared on unheated substrates by radio frequency and direct current magnetron sputtering technique from a bismuth oxide and metallic bismuth targets, respectively. The effect of three depositions conditions (the sputtering power, the argon flow rate, and the oxygen content in the working gas) on the structural, morphological, chemical, and optical properties of the deposited films were studied. The structural properties were investigated using X-ray diffraction. In both sputtering modes, the films were found to be mostly amorphous. The morphological properties of the films were studied using atomic force microscopy. The surface roughness was found to increase with increasing the sputtering power but decreased with increasing the argon flow rate and the oxygen content. X-ray photoelectron spectroscopy was used to investigate the chemical properties, and revealed the formation of stoichiometric and non-stochiometric phases of bismuth oxide. The spectrophotometric technique was used to study the optical properties that include transmittance, reflectance, absorption coefficients, and optical band gap. The films were found to be transparent in the visible region. For the RF sputtered films, the oxygen content was found to have an apparent effect on optical properties while the argon flow rate was found to affect the optical properties for DC sputtered films.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Physics
Department: College Of Sciences > Physics Dept
Committee Advisor: Al-Kuhaili, Mohammad Fayyad
Committee Members: Harrabi, Khalil and Rao, Saleem
Depositing User: MOHAMED DAOUD (g201709130)
Date Deposited: 04 Jan 2021 11:11
Last Modified: 04 Jan 2021 11:11
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141783