Pulsed Laser deposition (PLD) Research Papers (original) (raw)

ZnO thin films have been elaborated using a pulsed laser deposition (PLD) technique onto glass substrate at room temperature. The PLD process is developed in oxygen atmosphere (1*10-1 mbar). The morphology, chemical composition and optical characteristics were studied as function of laser wavelength and laser profile (532 and 1064 nm). Film properties are strongly influenced by the Gaussian profile to flat top shaped laser beam at 532 nm and 1064 nm. At regardless of laser wavelength, films prepared with flat top profile exhibit smooth surface and preferential growth direction (101), it is detected reduction of the density defects like interstitial or vacancies atoms. The optical band gap, the ratio intensity visible/UV fluorescence and peak position are modified in agree with the degradation of film stoichio-metry. At regardless of the laser wavelength, the use of Gaussian beam stimulates the highest deposition rate; the surface roughness and clusters density are incremented. Films show a polycrystalline structure (100, 002 and 101). The optical band gap is modified, film stoichiometry is higher than flat top films, in agree with the fluorescence measurements. We demonstrated a simple, fast and low cost setup to elaborate ZnO films with tailored properties. These films could be used to applications in short wavelength optoelectronic devices, optical or electric sensors, also for the elaboration of nanowires using different types of substrates. RESUMEN Las películas de ZnO se fabricaron por medio de Deposición por Láser Pulsado en atmósfera de oxígeno (0,1 mbar) sobre sustratos de vidrio, a temperatura ambiente. La morfología, composición química y características ópticas fueron evaluadas como función de la longitud de onda y el perfil del haz láser, a 532 y 1064 nm. Independientemente de la longitud de onda del láser; con el haz de perfil plano se preparan películas con superficies de baja rugosidad y dirección preferencial de crecimiento (101), se observa una reducción de defectos cristalinos como átomos intersticiales o vacancias; el band-gap óptico es desplazado y la posición e intensidad relativa de las bandas de fluorescencia son modificadas, en concordancia con la degradación de la estequiometría en la película. Con el uso del perfil gaussiano se obtienen tasas más 28 CharaCterization of pulsed laser deposited zno films: influenCe of laser and beam profile at 532 and 1064 nm Revista EIA Rev.EIA.Esc.Ing.Antioq / Universidad EIA altas de deposición, superficies más rugosas y con incremento en la densidad de agregados; son películas policristalinas, se detectan al menos los picos 100, 002 y 101; la estequiometría es mayor, en concordancia con desplazamiento del band-gap óptico y las medidas de fluorescencia. Se demuestra que con un sistema simple, rápido y de bajo costo se pueden elaborar películas de ZnO con propiedades ajustables, que podrían ser utilizadas para dispositivos optoelectrónicos, sensores ópticos y/o eléctricos, o para la elaboración de nanoestructuras sobre diferentes tipos de sustratos. PALABRAS CLAVE: Deposición por láser pulsado; películas elaboradas a temperatura ambiente; caracterización de películas; perfil haz láser. RESUMO Os Filmes de ZnO se fabricaram por médio de deposição por laser pulsado em atmosfera de oxigénio (0,1 mbar) sobre substratos de vidro a temperatura ambiente. A morfologia, composição química e as características ópticas foram avaliadas como uma função do comprimento de onda e o perfil do feixe de laser a 532 e 1064 nm. Independentemente do comprimento de onda do laser; com feixe de perfil plano se preparam filmes com superfícies com baixa rugosidade e direção preferencial de crescimento (101) se observa uma redução de defeitos cristalinos, tais como átomos ou vagas; o band-gap óptico é deslocado e a posição e a intensidade relativa das bandas de fluorescência são modificadas, em concordância com a degradação da estequiometria no filme. Com o uso do perfil gaussiano, se obtém maiores taxas mais altas de deposição, superfícies mais ásperas e um aumento na densidade de agregados; são películas policristalinas, se detectam, pelo menos, picos 100, 002 e 101; a estequiometria é mais elevada, de acordo com o deslocamento do band-gapópticoe as medidas de fluorescência. Demostra-se que com um sistema simples, rápido e de baixo custo podem ser produzidos filmes de ZnO com propriedades ajustáveis, que poderiam ser usados para dispositivos opto-electrónicos, sensores ópticos e / ou eléctricos ou para a elaboração de nanoestruturas sobre diferentes tipos de substratos. PALAVRA-CHAVE: A deposição por laser pulsado; Fitas feitas a temperatura ambiente; Caracterização de filmes; Perfil do feixe de laser.