PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF ZnO-TiO2 FILMS OBTAINED BY SOL-GEL METHOD

"Preparation and characterization of ZnO-TiO₂ films obtained by sol-gel method". T. Ivanova, A. Harizanova, T. Koutzarova, B. Vertruyen. JOURNAL OF NON-CRYSTALLINE SOLIDS 357, 2840 (2011). 

DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2011.03.019

The sol-gel route has been applied to obtain ZnO–TiO₂ thin films. For comparison, pure TiO₂ and ZnO films are also prepared from the corresponding solutions. The films are deposited by a spin-coated method on silicon and glass substrates. Their structural and vibrational properties have been studied as a function of the annealing temperatures (400–750 °C). Pure ZnO films crystallize in a wurtzite modification at a relatively low temperature of 400 °C, whereas the mixed oxide films show predominantly amorphous structure at this temperature. XRD analysis shows that by increasing the annealing temperatures, the sol-gel Zn/Ti oxide films reveal a certain degree of crystallization and their structures are found to be mixtures of wurtzite ZnO, Zn₂TiO₄, anatase TiO₂ and amorphous fraction. The XRD analysis presumes that Zn₂TiO₄ becomes a favored phase at the highest annealing temperature of 750 °C. The obtained thin films are uniform with no visual defects. The optical properties of ZnO–TiO₂ films have been compared with those of single component films (ZnO and TiO₂). The mixed oxide films present a high transparency with a slight decrease by increasing the annealing temperature.

Se utilizó el método sol-gel para obtener películas delgadas de  ZnO–TiO₂. Con fines de comparación, se prepararon películas puras de TiO₂ and ZnO a partir de las soluciones correspondientes. Las películas se depositaron sobre substratos de silicio y de vidrio, por el método de spin-coating. Sus propiedades vibracionales y estructurales se estudiaron como función de las temperaturas de recocido (400–750 °C). Las películas de puro ZnO cristalizan en una modificación de la fase wurtzita, a una temperatura relativamente baja de 400 °C, mientras que las películas con óxidos mixtos muestran predominantemente una estructura amorfa a esa misma temperatura. Los análisis de difracción de rayos X mostraron que conforme se incrementa la temperatura de recocido, las películas sol-gel de óxidos de Zn/Ti muestran un cierto grado de cristalización, y se observa que sus estructuras son mezclas de wurtzita ZnO, Zn₂TiO₄, anatasa TiO₂ y de una fracción amorfa. Los análisis de difracción de rayos X muestran que la Zn₂TiO₄ resulta ser una fase favorecida a la temperatura de recocido más grande de 750 °C. Las películas delgadas que se obtienen son uniformes y sin defectos visibles. Las propiedades ópticas de las películas de ZnO–TiO₂ se han comparado con aquellas propiedades de las películas con un sólo componente (ZnO y TiO₂). Las películas de óxidos mixtos presentan una alta transparencia, la cual decrece ligeramente cuando la temperatura de recocido aumenta.

http://dx.doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2011.03.019