The Effect of Bending Cycles on Optical and Electrical Properties of Multilayer Zto Ag Zto and Ito Transparent Conductive Oxide Thin Films Grown by Magnetron Sputtering

Abstract

Bu tez, esnek yüzeylerde büyütülen Çinko Kalay Oksit (ZTO, Zn2SnO4)/Ag/ZTO (ZAZ) ve İndiyum Kalay Oksit (ITO, In2O3:SnO2) ince filmlerin yapısal, elektriksel ve optik özelliklerini incelemektedir. Karşılaştırma, İndiyum elementinin azalan bulunabilirliği ve yüksek maliyetleri nedeniyle yapılmıştır. Bu doğrultuda, gümüş ile tamamlanan ZTO tabanlı bir sandviç yapı geliştirilmiştir; bu yapı, yüksek iletkenlik ve şeffaflık gerektiren Şeffaf İletken Oksit (TCO) uygulamalarında ITO'ya benzer özellikler sunmaktadır. Deneysel çalışmalarda, magnetron sputtering tekniği kullanılarak ince film kaplama için optimum parametreler belirlenmiş ve polikarbonat yüzeyler üzerine örnekler büyütülmüştür. Yapısal karakterizasyon için yapışma testleri, profilometri ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanılmış; elektriksel özellikler 2-probe ve 4-probe yöntemleriyle, optik özellikler ise spektrofotometre ile ölçülmüştür. Sonuçlar, ZAZ çok katmanlı yapısının ITO kaplamalarına kıyasla daha iyi performans sergilediğini göstermiştir. Bu çalışma, ZAZ ince filmlerinin ITO yerine kullanılabileceğini ve esnek giyilebilir teknolojilerdeki gelecekteki uygulamaları için bir rehber sunduğunu ortaya koymaktadır.

This thesis investigates the structural, electrical, and optical properties of Zinc Tin Oxide (ZTO, Zn2SnO4)/Ag/ZTO (ZAZ) and Indium Tin Oxide (ITO, In2O3:SnO2) thin films on flexible substrates, both before and after bending cycles. The comparison between ITO and ZAZ thin films arises from the decreasing availability and high processing costs of indium. Researchers have sought alternatives, leading to the development of a ZTO-based sandwich structure that includes a silver intermediate layer, which exhibits properties similar to ITO in transparent conducting oxide (TCO) applications requiring high conductivity and transparency. Experimental studies determined optimal parameters for thin films prepared via magnetron sputtering. After substrate preparation and growth processes, samples were characterized. Structural characterization utilized adhesion tests, profilometry, and Scanning Electron Microscopy (SEM). Electrical characterization employed both 2-probe and 4-probe methods, while optical characterization was performed using a spectrophotometer. The study concluded that the ZAZ multilayer structure outperformed ITO coatings, suggesting ZAZ as a viable alternative to ITO due to indium's limited availability. This research not only highlights the potential of ZAZ thin films as substitutes for ITO but also serves as a guide for future applications in flexible wearable technologies.