Khảo sát sự phụ thuộc của cấu trúc tinh thể và tính chất bề mặt của màng mỏng zno trên các loại đế silic

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN KHẢO SÁT SỰ PHỤ THUỘC CỦA CẤU TRÚC TINH THỂ VÀ TÍNH CHẤT BỀ MẶT CỦA MÀNG MỎNG ZnO TRÊN CÁC LOẠI ĐẾ SILIC S K C 0 9 Mà SỐ: SV2022-82 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: VÕ THANH LAN SKC008118 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN KHẢO SÁT SỰ PHỤ THUỘC CỦA CẤU TRÚC TINH THỂ VÀ TÍNH CHẤT BỀ MẶT CỦA MÀNG MỎNG ZnO TRÊN CÁC LOẠI ĐẾ SILIC SV2022-82 Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học SV thực hiện: Võ Thanh Lan Nam, Nữ: Nữ Dân tộc: Kinh Lớp: 18130SEMI Khoa: Khoa học ứng dụng Năm thứ: /Số năm đào tạo: Ngành học: Công nghệ Vật liệu (Ghi rõ họ tên SV chịu trách nhiệm thực đề tài) Người hướng dẫn: TS Phạm Thị Kim Hằng TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Khảo sát phụ thuộc cấu trúc tinh thể tính chất bề mặt màng mỏng ZnO loại đế Silic - Chủ nhiệm đề tài: Võ Thanh Lan Mã số SV: 18130027 - Lớp: 18130SEMI Khoa: Khoa học ứng dụng - Thành viên đề tài: Stt Họ tên MSSV Lớp Khoa Nguyễn Thị Thanh Trúc 18130048 18130SEMI Khoa học ứng dụng Trương Võ Đoan Thanh 17130041 17130SEMI Khoa học ứng dụng - Người hướng dẫn: TS Phạm Thị Kim Hằng Mục tiêu đề tài: Dưới phát triển công nghệ đại, thiết bị ngày sản xuất kích thước nhỏ với hiệu suất tốt chi phí rẻ Nhu cầu dẫn đến phát triển mạnh mẽ công nghệ vật liệu để đáp ứng yêu cầu ngành công nghiệp bán dẫn nay, đặc biệt công nghệ màng mỏng vật liệu nano Việc chế tạo màng mỏng kích thước nano tạo số thay đổi tính chất điện, nhiệt, từ, quang vật liệu nhờ hiệu ứng bề mặt lượng tử vật liệu nano Điều giúp thúc đẩy khả hấp phụ, tăng hoạt động bề mặt mặt phân cách vật liệu góp phần tăng hiệu suất thiết bị cảm biến Vì vậy, nghiên cứu chế tạo vật liệu dạng màng mỏng với kích thước nano thu hút quan tâm nghiên cứu Trong nghiên cứu này, tập trung nghiên cứu phụ thuộc cấu trúc tinh thể tính chất bề mặt zinc oxide (ZnO) loại đế Si (100), Si (111) SiO2 thay đổi nhiệt độ mọc đế Si (100) Sự khác hình thái bề mặt cấu trúc tinh thể đươc tìm thấy mọc i điều kiện công suất phún, thời gian phún loại đế khác phương pháp phún xạ RF- magnetron Cấu trúc tinh thể nano ZnO đươc khảo sát phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) Phép đo kính hiển vi điện tử quét SEM đươc sử dụng để khảo sát hình thái bề mặt Các nano ZnO đươc mọc phương pháp phún xạ RF- magnetron, phún xạ ZnO loại đế: Si (100), Si (111) SiO2 nhiệt độ thông số Tính sáng tạo: Nhiệt độ phún cung cấp lượng cho nguyên tử để chiếm vị trí ưu tiên Bằng cách kiểm sốt nhiệt độ phún, màng mỏng ZnO tạo khác biệt độ kết tinh tính chất bề mặt, phép đo phân lớp (giàu Zn-richor O) khuyết tật (vị trí oxy, chỗ trống kẽm, kẽ ơxy, kẽ kẽm) Hơn nữa, chất lượng tinh thể màng ZnO phụ thuộc nhiều vào phương pháp lắng đọng Kết nghiên cứu: Kết cho thấy tất nano ZnO đươc phát triển theo hướng thẳng đứng dọc theo trục c Các mẫu có mật độ khác kích thước hình thái tùy theo loại đế sử dụng Ở đế Si (100) khảo sát đươc nhiệt độ 375oC lý tưởng để mọc nano ZnO loại đế dựa số liệu hình ảnh thu đươc tử hai phép đo Hình ảnh SEM phổ XRD cho thấy mâu mọc đế Si (111) có độ kết tinh có hình thái cấu trúc bề mặt nano ZnO tốt mâu lại Nghiên cứu chúng tơi việc kiểm sốt tốt nhiệt độ sử dụng đế phù hơp thơng qua hình thái bề mặt đặc tính cấu trúc vật liệu ZnO, giúp ích cho vật liệu có triển vọng ứng dụng thiết bị tương lai Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Tạo tiền đề cho nghiên cứu phát triển Đồng thời mở hướng nghiên cứu cho hệ sau Công bố khoa học SV từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật (Journal of Technical Education Science) Ngày 14 tháng 11 năm 2022 ii SV chịu trách nhiệm thực đề tài Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Nhóm sinh viên thực khối lượng công việc tương đối lớn cho đề tài sinh viên Nhóm đưa từ ý tưởng, tạo mẫu, đo đạc phân tích, Sau tổng hợp viết báo cáo đăng tạp chí Bài báo" Effects of Growth Temperature on Morphological and Structural Properties of ZnO Films" chấp nhận đăng Journal of Technical Education Science Kính mong Hội đồng đồng ý cho nhóm sinh viên nghiệm thu đề tài Ngày 14 tháng 11 năm 2022 Người hướng dẫn Phạm Thị Kim Hằng iii MỞ ĐẦU Với độ rộng vùng cấm trực tiếp lớn (3,37 eV), lương liên kết exciton lớn (60 meV), độ ổn định nhiệt hóa học tuyệt vời, ZnO chất bán dẫn đa chức quan trọng có nhiều ứng dụng quang điện hóa tiềm ánh sáng- điốt phát quang, ống dân sóng quang học, tế bào quang điện nhạy cảm với thuốc nhuộm, cảm biến khí dân điện suốt, v.v [1] Do đó, việc chế tạo cấu trúc nano ZnO mảng có định hướng, liên kết có trật tự cao có ý nghĩa quan trọng phát triển thiết bị Hơn nưa, việc dần cải tiến chế tạo vật liệu tiền đề để phát triển ứng dụng tương lai Trong số phương pháp chế tạo vật liệu này, phương pháp phún xạ đươc lựa chọn sử dụng nhiều cho cơng trình nghiên cứu nhờ khả tạo mâu [9], có định hướng tốt khả lập lại mâu cao Ngoài ra, thúc đẩy hình thành tinh thể trục c kích thước hạt lớn, làm tăng vận chuyển hạt tải điện với khả kiểm soát tốt phù hơp [13] Các thông số mọc mâu tùy loại đế ảnh hưởng nhiều đến khả tạo nano ZnO Vì vậy, chế tạo khảo sát cấu trúc tinh thể tính chất bề mặt nano ZnO loại đế Si (111), Si (100) SiO2 thay đổi nhiệt độ mọc vơ cấp thiết tính chất quan trọng định tính chất điện quang Trong nghiên cứu này, tập trung nghiên cứu phụ thuộc cấu trúc tinh thể tính chất bề mặt zinc oxide (ZnO) loại đế Si (100), Si (111) SiO2 thay đổi nhiệt độ mọc đế Si (100) Sự khác hình thái bề mặt cấu trúc tinh thể đươc tìm thấy mọc điều kiện công suất phún, thời gian phún loại đế khác phương pháp phún xạ RF- magnetron Cấu trúc tinh thể nano ZnO đươc khảo sát phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) Phép đo kính hiển vi điện tử quét SEM đươc sử dụng để khảo sát hình thái bề mặt Các nano ZnO đươc iv mọc phương pháp phún xạ RF- magnetron thực phún xạ ZnO loại đế: Si (100), Si (111) SiO2 nhiệt độ thông số Kết cho thấy tất nano ZnO đươc phát triển theo hướng thẳng đứng dọc theo trục c Các mẫu có mật độ khác kích thước hình thái tùy theo loại đế sử dụng Hình ảnh SEM phổ XRD cho thấy mâu mọc đế Si (111) có độ kết tinh có hình thái cấu trúc bề mặt nano ZnO tốt mâu lại Nghiên cứu việc kiểm soát tốt nhiệt độ sử dụng đế phù hơp thơng qua hình thái bề mặt đặc tính cấu trúc vật liệu ZnO, giúp ích cho vật liệu có triển vọng ứng dụng thiết bị tương lai v MỤC LỤC THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI i MỞ ĐẦU iv DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH ẢNH x Chương Giới thiệu tổng quan vật liệu ZnO 1.1 Tổng quan vật liệu khối ZnO 1.1.1 Cấu trúc tinh thể 1.1.2 Tính chất điện ZnO 1.1.3 Tính chất quang ZnO Chương Chế tạo phương pháp khảo sát màng mỏng ZnO 10 2.1 Chế tạo màng mỏng ZnO 10 2.1.1 Phương pháp phún xạ RF-magnetron 10 2.1.2 Quá trình chế tạo màng mỏng ZnO 14 2.1.2.1 Giai đoạn khởi động máy bơm chân không buồng 17 2.1.2.2 Giai đoạn tạo plasma phủ ZnO lên Si(100) 17 2.1.2.3 Giai đoạn tắt máy 18 2.1.2.4 Giai đoạn lấy mẫu 18 2.2 Các phương pháp khảo sát vật liệu 19 2.2.1 Phép đo nhiễu xạ tia X 19 2.2.2 Kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) 21 CHƯƠNG Sự phụ thuộc cấu trúc tinh thể bề mặt màng mỏng ZnO theo nhiệt độ mọc khác 24 3.2 Sự phụ thuộc nano ZnO đế Si (100), Si (111), SiO2 24 3.2.1 Tính chất hình thái bề mặt nano ZnO 24 3.2.2 Đặc điểm cấu trúc bề mặt vật liệu nano ZnO 29 CHƯƠNG KẾT LUẬN .34 vi TÀI LIỆU THAM KHẢO .35 vii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT RF Radio Frequency SEM Scanning Electron Microscopy XRD X-ray diffraction LED Light-Emitting Diodes FET Field-Effect Transistor PV photovoltaics FE Field Emission IPA isopropyl alcohol HF Axit flohydric DI deionized water EDX energy-dispersive x-ray FWHM full width at half maximum viii hình thành nano ZnO phát triển lớp màng hạt Sự gia tăng chiều dài nano ZnO gia tăng khả phản ứng bề mặt lớp hạt dày tức độ dày màng hạt tăng lên q trình phún xạ Hình 3.5 mơ tả mặt cắt ngang ảnh SEM mẫu ZnO/Si(100), ZnO/Si (111) ZnO/ SiO2, tất mẫu cho thấy cấu trúc nano vng góc với đế Si, mọc theo chiều dọc với độ dày khác Các nano ZnO phún đế SiO2 với độ dày 743 nm đường kính trung bình 66,7 ± 14,4 nm đế Si (111) nano ZnO có độ dày 779 nm đường kính trung bình 73,5 ± 18 nm Thanh nano ZnO mọc đế Si (100) có độ dày thấp 679 nm với đường kính trung bình 75,4 ± 13,8 nm Độ dài khác mẫu giải thích lệch mạng tinh thể đế vật liệu ZnO [11] Khi so sánh đế Si (100) đế Si (111), nguyên tử Si đế Si (100) xếp theo hình vng nguyên tử Si đế Si (111) có cấu trúc hình lục giác, cấu trúc tinh thể ZnO Vì bề mặt kết cấu Si (111) có cấu trúc phù hợp với mạng tinh thể ZnO [32] Có thể quan sát thấy số dải nano ngắn không bên cạnh hạt nano ban đầu Đây hình dạng hạt nhân ZnO tạo lớp hạt cách tạo mầm không đồng Trong tất mẫu, bề mặt khơng có nhiều cụm xốp nhìn thấy, thay vào nhiều nano xiên hình thành Chúng phát triển thành kích thước lớn nhiều, trội so với khác, điều liên kết nhiều so với đồng Vì hầu hết chúng nghiêng so với hướng bình thường chất [35] Bảng 3.3 tóm tắt thơng số độ dày, kích thước trung bình hạt, đường kính trung bình tốc độ lắng đọng mẫu từ ảnh SEM Sự khác thông số giải thích tỷ lệ co nano ZnO đơn tinh thể dọc theo hướng [002] phụ thuộc vào loại đế [11] Các nano ZnO mẫu ZnO/Si(111) có đường kính trung bình thấp có mật độ nanorod cao nhất, điều phù 25 hợp với nghiên cứu trước chứng tỏ phát triển đế Si (111) kết tinh tốt có định hướng phát triển cao mẫu [17][33] Hình 3.1 Hình ảnh SEM bề mặt mẫu (a) ZnO/Si (100), (b) ZnO/Si (111) (c) ZnO/SiO2 26 Hình 3.2 Hình ảnh SEM cắt ngang mẫu (a) ZnO/Si (100), (b) ZnO/Si (111) (c) ZnO/SiO2 27 Bảng 3.1 Bảng tóm tắt thơng số mẫu ZnO/Si (100), ZnO/Si (111) ZnO/SiO2 từ ảnh SEM Mẫu Độ dày (nm) Đường kính Kích thước Tỷ lệ lắng đọng (nm) hạt (nm) (nm/s) ZnO/Si (100) 679 75,4 ± 13,8 50,3 ± 10,6 0,377 ZnO/Si (111) 779 73,5 ± 18,0 80,1 ± 22,6 0,432 ZnO/SiO2 743 66,7 ± 14,4 74,4 ± 13,2 0,412 28 3.2.2 Đặc điểm cấu trúc bề mặt vật liệu nano ZnO Các đặc tính cấu trúc nano ZnO khảo sát phép đo XRD Hình 3.6 mơ tả phổ XRD mẫu ZnO/Si (100), ZnO/Si (111) ZnO/SiO2 Các mẫu ZnO thể đỉnh nhiễu xạ khác ZnO (100), ZnO (002), ZnO (103) ZnO (004) Trong số đó, đỉnh ZnO (002) đỉnh có kết cấu cao nhất, thể định hướng ưu tiên dọc theo trục c [8] Điều xu hướng phát triển nano ZnO Ở trạng thái cân bằng, hướng phát triển xảy dọc theo mặt phẳng có lượng tự bề mặt thấp nhất, mặt phẳng nhiễu xạ (002) [20], [27] Bảng 3.4 cho thấy thơng số thu từ phép đo XRD, có dịch chuyển đỉnh ZnO (002) sang góc cao so với giá trị ZnO khối (34,4o) [12] (xem Bảng 3.5) Sự tồn đỉnh ZnO (103) ZnO (004), điều cho thấy ZnO pha wurtzite lục giác [27] Giá trị FWHM đỉnh nhiễu xạ đối mặt phẳng (002) mẫu ZnO/Si (100) ZnO/SiO2 0,271° 0,281°, lớn giá trị mẫu ZnO/Si (111) (0,231°) (xem Bảng 3.4) FWHM mẫu ZnO cho thấy độ kết tinh ZnO tăng cường giá trị kích thước tinh thể D tăng lên, đỉnh nhiễu xạ trở nên hẹp [6] Sự lệch mạng tinh thể đế rõ ràng giúp tăng chất lượng tinh thể ZnO chứng minh phép đo SEM (Xem mục 3.2.1) [5] Các thông số cấu trúc thông số mạng tinh thể a c, microstrain (�) stress (�) ứng suất Hằng số a c tính từ phương trình [28]: �2 = × ℎ2 +�2 +�2 �2 + �2 �2 (3.1) d khoảng cách mặt phẳng có số Miller h, k, l khoảng cách mặt phẳng tính phương trình Bragg [28]: 29 2� × ���� = �� (3.2) Với �, �, � theo thứ tự góc nhiễu xạ Bragg, bậc nhiễu xạ (n = 1), bước sóng tia X Các số mạng a c từ mặt phẳng nhiễu xạ (100) (002) Giá trị a mẫu ZnO cao giá trị khối (3.25 Å) Ngược lạ, giá trị c mẫu nhỏ giá trị khối ZnO (5.207 Å) Từ số mạng a c, khối lượng riêng nano ZnO tính [28] [29]: � = 1,6609×�×� �2×�× (3.3) Với M khối lượng phân tử ZnO (81,408 g/mol) n số phân tử ô đơn vị (n = 2) Để xác định biến dạng tồn tại, microstrain theo trục a (�x) c (�z) xác định [28]: �� = �� = �−�0 �0 �−�0 �0 × 100 × 100 (3.4) (3.5) Với a, c �0 , �0 số mạng giá trị strain (sức căng) Dấu – cho biết biến dạng nén xuất ngược lại, biến dạng kéo biểu thị giá trị dương Do tất mẫu ZnO chịu biến dạng kéo dọc theo trục a, nén theo trục c Những biến dạng nguyên nhân dấn đến dịch chuyển đỉnh ZnO (002) (100) Biến dạng kéo làm cho đỉnh ZnO (100) bị dịch chuyển sang góc thấp biến dạng nén làm dịch chuyển đỉnh ZnO (002) lên bị trí cao [30] Microstrain mẫu ZnO gây lực tác dụng lên bề mặt dẫn đến hình thành ứng suất Ứng suất dư theo trục c [29]: 30 �� = − 4,5 × �� (3.6) Ứng suất tổng ZnO bao gồm bên bên số yếu tố khuyết tật, tạp chất biến dạng tinh thể gây ứng suất nội nano Trong đó, ứng suất bên ngồi thường hình thành khơng phù hợp mạng tinh thể khác biệt hệ số giãn nở nhiệt (���� = 4,31 × 10−6 /℃) [24], đế Si ( ��� = 2,62 × 10−6 /℃ ) [31], đế SiO2 ( �SiO2 = 0.24 × 10−6 /℃ ) [34] Ứng suất theo trục c chủ yếu nội độ dày mẫu ZnO biến dạng nhiệt nano ZnO đế làm giảm ứng suất bên ngồi Bên cạnh đó, ứng suất bên ngồi khơng đáng kể biến dạng nhiệt độ gây vật liệu ZnO đế Si nhỏ so với giá trị tính [28] (ZnO ứng suất kéo, điều đơn bị nén với hướng trục tạo lực căng vuông góc) Phổ XRD cho thấy mẫu ZnO/Si (111) có mật độ cao, có độ kết tinh tốt biến dạng ứng suất mẫu ZnO/ Si (100) 31 Hình 3.3 Phổ XRD ZnO nanorods mọc đế, với mẫu ZnO/Si (100), ZnO/Si (111) ZnO/SiO2 theo thứ tự mọc đế Si (100), Si (111) SiO2 Bảng 3.2 Tóm tắt thơng số tính tốn ZnO/Si (100), ZnO/Si (111) ZnO/SiO2 thu phép đo XRD Mẫu 2θ FWHM(˚) d-spacing (Å) D (Å) ZnO/Si (100) 34,45 0,271 2,598 5,364 ZnO/Si (111) 34,49 0,231 2,592 6,279 ZnO/SiO2 34,38 0,281 2,603 5,161 32 Bảng 3.3 Hằng số mạng a c, microstrain dọc theo trục a c ứng suất mẫu ZnO đế Si (100), Si (111) SiO2 Mẫu σz × 1010 a (Å ) c (Å ) ρ (g/cm3) εx (%) εz (%) ZnO/Si (100) 3,346 5,196 5,370 2,938 -0,225 1,012 ZnO/Si (111) 3,325 5,195 5,432 2,292 -0,118 0,531 ZnO/SiO2 3,320 5,212 5,441 2,164 -0,034 0,153 33 (dyne/cm2) CHƯƠNG KẾT LUẬN Trong nghiên cứu này, ZnO nanorods phún đế Si (100), Si (111) SiO2 nhiệt độ 4000C chế tạo thành công Ảnh hưởng loại đế Si (100), Si (111) SiO2 đến hình thái cấu trúc bề mặt sau: Thanh nano ZnO có cấu trúc dạng phát triển theo hướng thẳng đứng Kích thước nano ZnO đế Si(111) lớn với khoảng cách dày đặc nhìn thấy rõ cấu trúc lục giác so với mọc đế Si (100) SiO2 Từ phép đo XRD, thấy độ kết tinh cao mẫu phún đế Si (111) Tất mẫu nano ZnO chịu biến dạng kéo dọc theo trục a nén theo trục c, biến dạng kéo làm cho đỉnh ZnO (100) bị dịch chuyển sang góc thấp biến dạng nén làm cho đỉnh ZnO (002) bị dịch chuyển lên vị trí cao Ứng suất theo trục c chủ yếu nội đế làm giảm ứng suất bên Bên cạnh kết đạt được, nghiên cứu hạn chế cấu trúc, hình thái mọc khơng đồng mật độ, độ dày bề mặt vật liệu ZnO Trong tương lai, để gia tăng mật độ cần phát triển lớp hạt ZnO đế lớp hạt đóng vai trị quan trọng việc hình thành nano ZnO Các thơng số đóng vai trị quan trọng, cần nhiều thí nghiệm để gia tăng mật độ nano ZnO tương lai 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S Vyas, “A short review on properties and applications of zinc oxide based thin films and devices: ZnO as a promising material for applications in electronics, optoelectronics, biomedical and sensors,” Johnson Matthey Technology Review, vol 64, no 2, pp 202–218, 2020, doi: 10.1595/205651320X15694993568524 [2] W Yang et al., “Morphology, electrical and optical properties of magnetron sputtered porous ZnO thin films on Si(100) and Si(111) substrates,” Ceramics International, vol 46, no 5, pp 6605–6611, 2020, doi: 10.1016/j.ceramint.2019.11.147 [3] M Samadi, M Zirak, A Naseri, E Khorashadizade, and A Z Moshfegh, “Recent progress on doped ZnO nanostructures for visible-light photocatalysis,” Thin Solid Films, vol 605, no 2016, pp 2–19, 2016, doi: 10.1016/j.tsf.2015.12.064 [4] Sâad RAHMAN, “Elaboration Et Caracterisation De Couches Minces Par Spray Pyrolyse Et Pulverisation Magnetron,” p 158, 2008 [5] A Mazady, A Rivera, and M Anwar, “Optimization of annealing conditions for ZnO-based thin films grown using MOCVD,” Materials Research Society Symposium Proceedings, vol 1675, no 002, pp 3–8, 2014, doi: 10.1557/opl.2014.860 [6] M V Castro and C J Tavares, “Dependence of Ga-doped ZnO thin film properties on different sputtering process parameters: Substrate temperature, sputtering pressure and bias voltage,” Thin Solid Films, vol 586, pp 13–21, 2015, doi: 10.1016/j.tsf.2015.04.036 [7] E McGlynn, M O Henry, and J.-P Mosnier, “ZnO wide bandgap semiconductor nanostructures: growth, characterisation and applications,” Handbook of Nanoscience and Technology vol II, pp 575–624, 2009 [8] A Katiyar, N Kumar, R K Shukla, and A Srivastava, “Growth and study of caxis-oriented vertically aligned ZnO nanorods on seeded substrate,” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 2021, doi: 10.1007/s10854-02106121-z 35 [9] A F Abdulrahman, S M Ahmed, S M Hamad, and A A Barzinjy, “Effect of Growth Temperature on Morphological, Structural, and Optical Properties of ZnO Nanorods Using Modified Chemical Bath Deposition Method,” Journal of Electronic Materials, vol 50, no 3, pp 1482–1495, 2021, doi: 10.1007/s11664020-08705-7 [10] A Abdulkareem Ghassan, N.-A Mijan, and Y Hin Taufiq-Yap, “Nanomaterials: An Overview of Nanorods Synthesis and Optimization,” Nanorods and Nanocomposites, no January, 2020, doi: 10.5772/intechopen.84550 [11] A Alarabi et al., “Influence of different substrates on ZnO nanorod arrays properties,” Solid State Sciences, vol 85, pp 21–25, 2018, doi: 10.1016/j.solidstatesciences.2018.09.004 [12] Q Li, V Kumar, Y Li, H Zhang, T J Marks, and R P H Chang, “Fabrication of ZnO nanorods and nanotubes in aqueous solutions,” Chemistry of Materials, vol 17, no 5, pp 1001–1006, 2005, doi: 10.1021/cm048144q [13] B S Sannakashappanavar, N A Pattanashetti, C R Byrareddy, and A B Yadav, “Study of annealing effect on the growth of ZnO nanorods on ZnO seed layers,” AIP Conference Proceedings, vol 1943, pp 1–8, 2018, doi: 10.1063/1.5029653 [14] S Brahma, C W Liu, R J Huang, S J Chang, and K Y Lo, “Flower-like ZnO nanorod arrays grown on HF-etched Si (111): Constraining relation between ZnO seed layer and Si (111),” Materials Research Express, vol 2, no 11, 2015, doi: 10.1088/2053-1591/2/11/115003 [15] C Yoon, B Jeon, and G Yoon, “Formation and characterization of various ZnO/SiO2-stacked layers for flexible micro-energy harvesting devices,” Applied Sciences (Switzerland), vol 8, no 7, 2018, doi: 10.3390/app8071127 [16] H Wang et al., “Selective growth of vertical-aligned ZnO nanorod arrays on si substrate by catalyst-free thermal evaporation,” Nanoscale Research Letters, vol 3, no 9, pp 309–314, 2008, doi: 10.1007/s11671-008-9156-y [17] M Z Toe et al., “Effect of Seed Layer on the Growth of ZnO Nanorods,” Materials Today: Proceedings, vol 17, pp 553–559, 2019, doi: 10.1016/j.matpr.2019.06.334 36 [18] M Z Toe et al., “Effect of ZnO seed layer on the growth of ZnO nanorods on silicon substrate,” Materials Today: Proceedings, vol 17, pp 553–559, 2019, doi: 10.1016/j.matpr.2019.06.334 [19] B S Witkowski, “Applications of ZnO nanorods and nanowires — A review,” Acta Physica Polonica A, vol 134, no 6, pp 1226–1246, 2018, doi: 10.12693/APhysPolA.134.1226 [20] G C Yi, C Wang, and W Il Park, “ZnO nanorods: Synthesis, characterization and applications,” Semiconductor Science and Technology, vol 20, no 4, 2005, doi: 10.1088/0268-1242/20/4/003 [21] A Angelin Prema, R John Xavier, P Arockia Sahayaraj, C Pragathiswaran, and V Dharmalingam, “Characterization of cadmium sulfide thin film grown by chemical bath deposition technique with SEM, XRD, EDAX and AFM analysis,” Der Pharma Chemica, vol 8, no 4, pp 96–100, 2016 [22] M Guo, P Diao, X Wang, and S Cai, “The effect of hydrothermal growth temperature on preparation and photoelectrochemical performance of ZnO nanorod array films,” Journal of Solid State Chemistry, vol 178, no 10, pp 3210–3215, 2005, doi: 10.1016/j.jssc.2005.07.013 [23] K Kandpal, J Singh, N Gupta, and C Shekhar, “Effect of thickness on the properties of ZnO thin films prepared by reactive RF sputtering,” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, vol 29, no 17, pp 14501–14507, 2018, doi: 10.1007/s10854-018-9584-0 [24] T P Rao, M C S Kumar, S A Angayarkanni, and M Ashok, “Effect of stress on optical band gap of ZnO thin films with substrate temperature by spray pyrolysis,” Journal of Alloys and Compounds, vol 485, no 1–2, pp 413–417, 2009, doi: 10.1016/j.jallcom.2009.05.116 [25] S Singh, R S Srinivasa, and S S Major, “Effect of substrate temperature on the structure and optical properties of ZnO thin films deposited by reactive rf magnetron sputtering,” Thin Solid Films, vol 515, no 24 SPEC ISS., pp 8718– 8722, 2007, doi: 10.1016/j.tsf.2007.03.168 [26] Y Liang et al., “Growth mechanisms and the effects of deposition parameters on the structure and properties of high entropy film by magnetron sputtering,” 37 Materials, vol 12, no 18, 2019, doi: 10.3390/ma12183008 [27] J Wang, Y Yan, X Wang, B Gao, and H Liu, “Proceedings of 2011 International Conference on Electronic and Mechanical Engineering and Information Technology, EMEIT 2011,” Proceedings of 2011 International Conference on Electronic and Mechanical Engineering and Information Technology, EMEIT 2011, vol 2, no 100, pp 2486–2489, 2011 [28] H Ennaceri et al., “Influence of stress on the photocatalytic properties of sprayed ZnO thin films,” Solar Energy Materials and Solar Cells, vol 201, 2019, doi: 10.1016/j.solmat.2019.110058 [29] H Meskine and P A Mulheran, “Simulation of reconstructions of the polar ZnO(0001) surfaces,” Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics, vol 84, no 16, pp 1–7, 2011, doi: 10.1103/PhysRevB.84.165430 [30] I V Minin and O V Minin, Elements of diffraction quasi-optics, no 1994 [31] V Semiconductor, “Basic Mechanical and Thermal Properties of Silicon,” Growth (Lakeland), vol 22401, no 540, pp 1–4, 2000 [32] S Lee et al., “Formation of ZnO nanostructures grown on Si and SiO2 substrates,” Journal of Nanoscience and Nanotechnology, vol 13, no 9, pp 6264–6268, 2013, doi: 10.1166/jnn.2013.7687 [33] O F Farhat, M M Halim, M J Abdullah, M K M Ali, and N K Allam, “Morphological and structural characterization of single-crystal ZnO nanorod arrays on flexible and non-flexible substrates,” Beilstein Journal of Nanotechnology, vol 6, no 1, pp 720–725, 2015, doi: 10.3762/bjnano.6.73 [34] C Tsou, Y S Huang, H C Li, and T H Lai, “Determination of thermal expansion coefficient of thermal oxide,” Sensors and Materials, vol 17, no 8, pp 441–451, 2005 [35] Nandi, R., & Major, S S (2017) The mechanism of growth of ZnO nanorods by reactive sputtering Applied Surface Science, 399, 305– 312 doi:10.1016/j.apsusc.2016.12.097 38 S K L 0