الخصائص التركيبية والطوبوغرافية والبصرية لاغشية (CdS : Li,Al) المحضرة بطريقه المحلول الغروي == Structural, Morphological and Optical Properties of CdS : Li,Al Films Prepared by Sol - Gel Method
Author name:
براق كريم كاظم الحسناوي
Supervisor name:
فؤاد شاكر هاشم الجبوري
General topic:
Physics
Specific topic:
Thin Films
Degree:
Master
University:
University of Babylon - College Of Education For Pure Sciences - Physics Department
Language:
English
University location:
Babylon
First pages:
26T1626 - p.pdf
Abstract:
في هذا العمل, تم تحضير اغشية رقيقة من كبريتيد الكادميوم (CdS) النقية والمشوبة بالليثيوم والالمنيوم بنسب موليه مختلفة (05.0, 1 .0 و15.0٪). بتقنيه الطلاء الدوار بالمحلول الغروي, رسبت على قواعد من الزجاج بدرجة حرارة الغرفة K300 بسرعه دوران 1000 دوره بالدقيقة الواحدة وزمن دوران 10ثواني وحرارة تلدين 623 كلفن ولمدة 150 دقيقه.طيف حيود الاشعة السينية اظهر ان جميع الاغشية المرسبة كانت متعددة التبلور وذات تركيب سداسي والاتجاه مفضل على طول المستوي (002) ماعدا الاغشية المشوبة بنسب موليه 0.1 و0.15 من الليثيوم غيرت الاتجاه المفضل الى المستوي (100) ومعدل الحجم الحبيبي لاغشية CdS) ) تساوي 8.666 نانومتر ومع زياده نسب التشويب فان معدل الحجم الحبيبي يزداد حيث وجد بمدى (9.341الى 11.112 نانومتر ل(CdS : Li ) و(9.331 الى 10)نانومتر ل ((CdS : Al. تم دراسة طبوغرافية السطح باستخدام مجهر القوى الذرية (AFM) ان مربع معدل الجذر والخشونة يزداد بزيادة التشويب,البيانات من صور AFM)) تظهر الجسيمات محددة بشكل جيد كمعالم مع مورفولوجيا الحبيبية ويشير الى وجود حبيبات بلورية صغيرة. الدراسة البصرية لاغشية الرقيقة كبريتيد الكادميوم (CdS) النقية والمشوبة من الليثيوم Li) ) والالمنيوم(Al) اظهرت قيمة جيده للنفاذية التي تتجاوز (87.0 - 91.8%) ل (CdS ) وبين منطقة الضوء المرئي (اطول من 500) ومنطقة تحت الحمراء ولكنها تتناقص الى حدود89.3%) , 77.4) و(85 - 88%) مع نسب التشويب العالية من الليثيوم والالمنيوم (0.15مول %) . الامتصاصية العالية في منطقة الموجات فوق البنفسجية تجعلها مناسبة اكثر للتطبيقات كنوافذ للخلايا الشمسية. والانتقالات الالكترونية مباشرة مسموحة وفجوة الطاقة البصرية تساوي 3.08 eV للغشاء النقي (CdS) وتساوي 2.89 eV) الى 2.97eV ) CdS : Li وCdS : Al (2.927eV to 3.025 eV)) مما يدل على ان قيم فجوة الطاقة تتناقص باضافة نسب مولية مختلفة لكل من الليثيوم والالمنيوم السلوك العام للثوابت البصرية مثل معامل الامتصاص, معامل الانكسار ، معامل الخمود ، وثابت العزل الحقيقي والخيالي وفقدان العزل والتوصيلية البصرية تزداد مع زيادة نسب التشويب المولية الليثيوم والالمنيوم لجميع النماذج في مناطق الضوء المرئي وتحت الحمراء. | In this work, pure cadmium sulfide(CdS) and Li, Al - doped CdS with different percentages of (0.05, 0.1, and 0.15 mol%) thin films were prepared by using sol - gel spin coating technique, deposited on glass substrates at room temperature (RT) (300K) with the spin speed and spin time of 1000 rpm and 10 seconds and annealed at temperature 623 K for 150 min. The XRD pattern revealed that all deposited films are found to be polycrystalline with a hexagonal wurtzite structure with a preferred orientation along the (002) plane, excepted the doping films by 0.1, and 0.15 mol% Li was led to change the preferable orientation to (100) plane. The average crystallite size for pure CdS films is equal to 8.666 nm. As the doping percentage increases, the crystallite size increase where is found to lie in the range of 9.341 nm to 11.112 nm for CdS : Li, and 9.331 nm to 10 nm for CdS : Al. The surface morphology of thin films is studied by using atomic force microscope (AFM). The roughness and root mean square values are increasing with the increasing of Li, Al doping concentration and the data from AFM images show well defined particle like features with granular morphology and indicates the presence of small crystalline grains. The optical study of pure cadmium sulfide(CdS) and Li, Al - doped CdS showed good transmittance value, that exceeds (87.0 - 91.8%) for CdS in VIS (longer than 500 nm) and NIR region, but it decreases to the range (77.4 - 89.3%), and (85 - 88%) , with a high doping ratio of lithium and aluminum (0.15 mol %), respectively. The high absorbance in UV region makes it more suitable for applications as a window in solar cell. The electronic transitions was directly allowed and the optical energy gap (Egopt ) were equal to( 3.08 eV) for pure CdS and( 2.89 eV to 2.97eV) for CdS : Li, and (2.927eV to 3.025 eV) for CdS : Al, which indicates that the optical energy gap values decrease with additive both Li and Al mole percent. The general behavior of the optical constants such as absorption coefficient, refractive index, extinction coefficient, real and imaginary parts of dielectric constant, dielectric loss angle, and optical conductivity increases with the increasing of doped CdS by Li and Al mol % in all samples in the VIS and NIR regions
