اشترك بالحزمة الذهبية واحصل على وصول غير محدود شمرا أكاديميا
تسجيل مستخدم جديدالعيوب في الأفلام الرقيقة من النوع ZNO المنماة بطريقة الترسيب الذري الطبقي
Defects in ZnO Thin Films Grown By Atomic Layer Deposition
2200
0 25
0
(
0
)
تأليف
نبيل متوج( باحث )
تمت اﻹضافة من قبل
Shamra Editor
اسأل ChatGPT حول البحث
نناقش في هذا البحث، تأثير العيوب النقطية على الخصائص الكهربائية و الضوئية لأفلام رقيقة من أكسيد الزنك تم تنميتها بطريقة الترسيب الذري الطبقي على ركائز من الزجاج و السيلكون عند درجة حرارة منخفضة (100°C). أنجزت قياسات أطياف التألق الضوئي عند درجة حرارة الغرفة، و الأطياف الكتلوية الأيونية الثانوية، و قياسات مفعول هول لطبقات من أكسيد الزنك. أجريت عملية التسخين عند درجة حرارة 400 °C لعينة ZnO المنماة على ركيزة من الزجاج في الهواء و في جو من الأزوت N2 لمدة نصف ساعة. إن التسخين الطويل يؤدي إلى اختزال كبير لتركيز الإلكترونات، و في نفس الوقت، نلاحظ زيادة واضحة في حركية حاملات الشحنة، الذي قد يؤدي إلى انخفاض عدد العيوب الأصلية في طبقات أكسيد الزنك. لوحظ أيضا أن ذرات الهيدروجين في عينات أكسيد الزنك لا تسيطر على الخصائص الكهربائية بازدياد تركيز الإلكترونات.
In the present paper, we discuss the influence of point defects on electrical and optical characteristics of ZnO thin films grown by the atomic layer deposition (ALD) method on glass and silicon substrates at low temperature (100°C). Room temperature photoluminescence (RT PL) spectra, secondary ion mass spectroscopy (SIMS), and Hall Effect measurements were made for as-grown ZnO layers. The annealing process was performed in air as well as in N2 atmosphere at 400°C for half an hour. The long annealing resulted in a larger reduction in electron concentration. Simultaneously, an evident increase in carrier's mobility was observed, which may suggest that annealing resulted in a decreased number of native defects in the ZnO layers. Also, it was observed that hydrogen atoms in ZnO samples did not dominate their electrical properties with the increase of electrons concentration.
المراجع المستخدمة
CAN, M. MUSA; SHAH, S. ISMAT; DOTY, F.M; HAUGHN, R. C; FIRAT, T. Electrical and optical properties of point defects in ZnO thin films, J. Phys. D: Appl. Phys. 45, 2012, pp.1-11
ÖZGÜR, Ü; ALIVOV, YA. I.; LIU, C; TEKE, A; RESHCHIKOV, M. A; DOGAN, S; AVRUTIN, V; CHO, S.-J; MORKOÇ H. A comprehensive review of ZnO materials and devices, Journal of Applied Physics 98(4), 2005, p. 041301
KLINGSHIRN C. ZnO: from basics towards applications, Physica Status Solidi (b) 244(9), 2007, pp. 3027–3073
قيم البحث
اقرأ أيضاً
نقدم في هذه الورقة الخصائص البنيوية و الضوئية و الكهربائية لأفلام رقيقة من أكسيد الزنك تمت تنميتها من أجل بارامترات مختلفة بوساطة طريقة الترسيب الذري الطبقي (ALD). و قد نميت هذه الأفلام على ركائز من الزجاج و السيلكون عند درجات حرارة منخفضة. استخدمنا
ثنائي إيتيل الزنك (diethyl-zinc) و الماء منزوع الأيونات كمصادر للزنك و الأكسجين، على التوالي. أجريت قياسات مورفولوجيا السطح، و التألق الضوئي في درجة حرارة الغرفة و مفعول هول لطبقات من أكسيد الزنك. و قد بينت الدراسة أن الأفلام التي تم الحصول عليها عند درجة حرارة130°C تظهر أعلى تركيز للحاملات (1.1×1019 cm-3) و أقل مقاومة (2.84×10-2 Wcm) . كما أظهرت الأفلام حركية تصل إلى 19.98 cm2/Vs و أنها ترتبط مع عملية التكنولوجيا المستخدمة.
أجريت دراسة التركيب الكيميائي السطحي بواسطة مطيافية إلكترون أوجيه (AES) لطبقات من أكسيد الزنك المنماة بطريقة الترسيب الذري الطبقي. و قد تم تحديد العناصر المتوافرة على سطوح المواد، و تعيين التركيز الذري للعناصر على السطوح. لوحظت كمية صغيرة فقط من الكر
بون أو من مركبات الكربون، تم إزالتها بسهولة من خلال قذفها بايونات الأرغون. كما تبين أيضا أن قذف سطح العينة بايونات الأرغون لمدة طويلة يستنفذ الأكسجين منه جزئيا.
حُضِّرت وبنجاح أغشية رقيقة من أكسيد الزنك ZnO بسماكات مختلفة على ركائز زجاجية باستخدام طريقة السول – جل وذلك باستخدام خلات الزنك المائية كمصدر رئيسي لشوارد الزنك Zn+2. شُخصت مورفولوجيا السطح بواسطة مجهر القوة الذرية (AFM) ووصّفت الأغشية المحضرة بنيوي
اً بواسطة طيف انعراج الأشعة السينية (XRD) أما التحليل العنصري فقد تم بواسطة مطيافية تشتت الطاقة للأشعة السينية (EDX). كما دُرِست الخواص الضوئية للأغشية المحضرة بواسطة المطيافية الضوئية تحت الأحمر- المرئي - فوق البنفسجية UV – VIS – IR والتألق الضوئي (PL). أظهرت صور الـ AFM أن الأغشية المحضرة ناعمة ومتجانسة وخصوصاً في أجل السماكات العالية وأن الحبيبات الناتجة على السطح تأخذ شكل قضبان متقطعة متوسط قطرها يساوي 240nm. لوحظ عن طريق طيف الـ XRD أن التوجه البلوري السائد للغشاء المحضر هو (112) وأن ابعاد بلوراته يساوي 19nm، في حين أظهرت طيف الـ EDX أن التركيب العنصري لتلك الأغشية هو من أكسيد الزنك. من خلال المطيافية UV – VIS – IR تبين أن تلك الأغشية تملك نفاذية عالية في المجال المرئي كما حُسِبت قيمة الفجوة الطاقية المباشرة للأغشية المحضرة بدلالة السماكة والتي تراوحت بين (3.273 – 3.256 eV). لوحِظ من خلال مطيافية التألق الضوئي وجود قمة إصدار عند الطول الموجي 616nm هذا ما يرشحها لأن تكون وسط فعال لليزر العشوائي.
نتطرق في هذا المقال إلى تحضير أغشية رقيقة من كبريت الرصاص PbS ذات حبيبات بلورية بأبعاد
نانوية على ركائز من الزجاج باستخدام طريقة التوضيع في الحوض الكيميائي. قمنا بهذا العمـل بهـدف
دراسة الفوتوناقلية في الأغشية الرقيقة من نصف الناقل PbS .نعرض في هذا
المقال تفاصـيل عمليـة
التحضير. قيست سماكة الأغشية المترسبة باستخدام الطريقتين الميكانيكية و الضوئية. كما حـددنا قيمـة
القطاع المحظور اعتماداً على قياسات الامتصاصية الضوئية. كذلك قُدر قطر الحبيبات البلوريـة النانويـة
للأغشية التي رسبت باستخدام التقريب الأول لنموذج العصابات ذات القطع المكافئ، و قيم القطاع المحظور التي تم الحصول عليها. كذلك قمنا بدراسة السلوك الكهربائي و الفوتوناقلية للأغشية المذكورة، فدراسـتنا تُظهر أن حجم الحبيبات البلورية في غشاء PbS يؤثر في الخصائص الكهرضوئية للمـادة المدروسـة. كذلك استنتجنا أن أغشيتنا مكونة من طبقتين مختلفتين بحجم الحبيبات: الطبقة الأولى هـي طبقـة PbS المترسبة مباشرةً على ركيزة الزجاج و قطر حبيباتها نحو 25nm ،أما الطبقة الثانية فهـي طبقـة PbS المترسبة فوق الطبقة الأولى و قطر حبيباتها حوالي 70nm.
تملك أغشية أكسيد القصدير استخدامات واسعة، و خصوصاً في مجـال النواقـل الـشفافة و الخلايـا
الشمسية و مستشعرات الغاز و المواد ذات الكهربائية الإجهادية، و يعد الترسيب بواسطة الليزر مـن أهـم
الطرائق المتبعة للحصول على هذه الأغشية. قمنا في هذا البحث بتطو
ير طريقة للحصول علـى أغـشية
متجانسة من أكسيد القصدير SnO2 تعتمد على تبخير أهداف ركامية من هذا الأكسيد بواسطة ليزر CO2
مستمر منخفض الاستطاعة W 70 في الضغط الجوي العادي مع ترتيب يستخدم مروحة تضمن الحـصول
على أغشية متجانسة. و قد تعرضت بعض هذه الأغشية لعمليات تلديين في شروط مختلفة، قمنا بعد ذلك
بتوصيف هذه الأغشية و دراسة خصائصها. فقد أظهرت الصور المأخوذة بالمجهر الضوئي وجود درجـة
عالية من التجانس و أوضح طيف انعراج الأشعة السينية وجود درجة من التبلـور للحبيبـات البلوريـة
تختلف باختلاف التحضير و درجة حرارة التلديين annealing ،حيث وجد أنه يوجد توجه بلوري مفـضل
وفق المستوى (110) . و قد أعطت نتائج الامتصاصية الضوئية معلومات عن قيمة الثغرة الطاقية الفعالـة
Eg للعينات قبل المعالجة الحرارية و بعدها فقد وجد أنه بالنسبة لـبعض الأغـشية تكـون 2ev.3 = Eg
(انتقالات غير مباشرة) قبل المعالجة، و بعد المعالجــة تصبـح (ev 3.1 = Eg) انتقالات مباشرة.
أظهرت الأغشية المعرضة لشروط تلدين قاسية عدم تماثـل المنـاحي فـي خصائـصها الـضوئية
و الكهربائية، و تجلى ذلك من خلال اختلاف الامتصاصية للغشاء نفسه من أجل اتجاهين متعامدين. و ظهـر ذلك أيضاً في المقاومة الكهربائية التي يدل سلوكها مع درجة الحرارة إلى وجود خصائص نـصف ناقـل بارزة. تتغير قيمة Eb من 73ev.0 قبل التلدين إلى 37ev.0 من أجل أحد الاتجاهين و 32ev.0 من أجـل
الاتجاه المعامد.
سجل دخول لتتمكن من نشر تعليقات
التعليقات
جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
