Optical Properties of TiO2 Thin Film: Dip Coating Method

Abstract

Тонкі плівки діоксиду титану (TiO2) знайшли широке застосування. Виготовлені плівки мають різну структуру, що може призвести до додаткових або покращених властивостей. Мета даної роботи полягала у виготовленні та вивченні оптичних характеристик тонких плівок TiO2, отриманих зануренням у золь-гель. TiO2 є добре відомим напівпровідником з можливістю застосування в оптоелектроніці, наприклад, в сонячних елементах, світлодіодах, рідкокристалічних дисплеях, тощо. Різні оптичні параметри, такі як показник заломлення, коефіцієнт екстинкції, заборонена зона та оптична провідність, були розраховані за різними формулами залежно від довжини хвилі в УФ та видимій областях. Встановлено, що прямий перехід забороненої зони складає 3,34 еВ, тоді як показник заломлення та коефіцієнт екстинкції змінюються в УФ-видимому діапазоні. Тонка плівка TiO2 демонструє коливальні моди Ti–O–Ti з ІЧ-спектрів. Дана дослідницька робота допоможе нам знайти найкращу технологію покриття тонких плівок для конструювання оптоелектронних пристроїв. Такі оптичні властивості допомагають оптимізувати найкраще співвідношення матеріал/властивість для перспективних пристроїв.

Titanium dioxide (TiO2) thin films have found countless applications, and the fabricated films have different structures that can lead to additional or enhanced properties. The aim of this paper is to show the preparation and optical characteristics of TiO2 thin films obtained by sol-gel dip coating. TiO2 is a wellknown semiconductor with possible applications in optoelectronics, such as solar cells, light emitting diodes, liquid crystal displays, etc. The various optical parameters such as refractive index, extinction coefficient, band gap and optical conductivity were calculated using different formulas with respect to wavelength in the UV-visible region. It is found that the direct band gap transition comes out to be 3.34 eV, whereas the refractive index and extinction coefficient show variation in the UV-visible range. TiO2 thin film shows Ti–O–Ti vibrational modes from IR spectra. This sort of research work will help us to find the best thin film coating technology for designing optoelectronic devices. This type of optical properties helps to optimize the best material/property relationship for promising devices.