Share
تحضير ودراسة الخواص الكهربائية والبصرية لاغشية NiO الرقيقة غير المشوبة والمشوبة بالنحاس لتطبيقات متحسس الغاز == Preparation and study the electrical and optical properties of undoped and Cu doped NiO thin films for gas sensor applications
Author name:
رانيا رعد كاظم الكناني
Supervisor name:
انوار حسين علي الفؤادي
General topic:
Physics
Specific topic:
Laser Physics and Electro-optics
Degree:
Master
University:
Mustansiriyah University - College Of Science
Language:
English
University location:
Baghdad
First pages:
26T1825 - p.pdf
Abstract:
في العمل الحالي، تم تحضير اغشية رقيقة جيدة باستخدام تقنية منخفضة التكلفة وهي الرش الكيميائي الحراري, تم قياس الخصائص التركيبة , البصرية والكهربائية, والتحسسية لاغشية اوكسيدالنيكل غير المشوبة والمشوبة بالنحاس عند النسب ((1%,3%,5%,7%المرسبة على قواعد زجاجية مسخنة ب درجة حرارة c o (10 ± 400) وبسمكnm ( 10± 250 ) ، من حيود الاشعة السينية وجد ان جميع الاغشية النقية والمشوبة لها تركيب مكعبي , وبصورة عامة هناك زاويتي حيود عند المدى الزاويo 30 - 60)) تعود للسطحين (111)و(200) . وجد ان الحجم الحبيبي يزداد مع زيادة نسب التشويب حتى نسبة 3% ثم تنخفض قيمته عند النسب 5%, 7% ,ومن خلال قياسات ماسح القوة الذرية AFM وقياسات المجهرالالكتروني الماسح SEM تم التعرف على تاثير التشويب على جميع خواص الاغشية, كما تبين من نتائج التشويب ان زيادة التشويب تؤدي الى االزيادة في الحجم الحبيبي عند النسب (1%و3%) ثم ينخفض عند النسب (5% و7%). اشتملت الرسالة دراسة الخواص البصرية لاغشية اوكسيد النيكل غير المشوبة والمشوبة بالنحاس , وتبين ان فجوة الطاقة تقل من3.8 - 2.8) ev ) بزيادة نسبة التشويب. وجد ان الاغشية لها معامل امتصاص عالي cm(α>10 ) الذي يؤدي الى زيادة احتمال حدوث الانتقالات المباشرة بين المستويات البلورية وبينت النتائج ان معامل الامتصاص يزداد مع زيادة نسب التشويب. وقد اظهرت نتائج الخواص الكهربائية (D.C) زيادة التوصيلية الكهربائية مع زيادة التشويب لتصل اعلى قيمة لها عند نسبة 7%. وقد وجد ان لجميع الاغشية طاقات تنشيط تقل مع زيادة نسبة التشويب. من قياس تاثير هول وجد ان تحركية حاملات الشحنة تقل وتركيز الحاملات تزداد مع زيادة نسب التشويب . اما خصائص التحسسية لجميع الاغشية المحضرة تم قياسها للابخرة (NH ,H O )عند تراكيز مختلفة ppm(100,200,300) عند درجة حرارة ,150° c واظهرت النتائج ان افضل تحسسية كانت عند نسبة تشويب 5% لبخار NH , وقد وجد ان هناك زيادة خطية للتحساسية مع زيادة تركيز البخار. وهذا بسبب زيادة كمية البخار الذي يتفاعل مع سطح الغشاء الرقيق. | In the present work, a good adherent and smooth films of undoped and copper doped NiO have been prepared by using low cost spray pyrolysis technique at different percentage of copper concentration ,structural, optical, electrical, and sensing properties have been studied at different concentrations of Cu (1% ,3%,5%,7% ) deposited on glass substrate at temperature (400±10) oc with (250±10)nm thickness . From the X - ray diffraction investigation, the crystalline structure of thin films was a polycrystalline with a cubic structure , generally the peaks of the NiO and NiO : Cu thin films were observed at diffraction angles at the range (37°and 43°). All NiO : Cu thin films display peaks of (111), (200) and Cu peaks do not appear even after adding a higher quantity of Cu into the NiO films, the angle position of peak (111) shifted toward lower value with doping in Cu at 1%,3% then start to increases at 5%,7% concentration,resulting in the increasing of lattice constant (a),interplaner spacing (d) and crystallite size (D),then decreases due to the degradation in the crystallinity of NiO doped with 5%,7% respectively,surface analysis by SEM and AFM have been used to understand the effect of the doping on morphology properties of the samples. The doping resulted in increasing grain at doping rates (1%,3%), then decreases at doing rates (5%,7%). The measurements of optical properties of undoped and copper doped NiO films decreased with increasing the doping rate.Also the results have showed that absorption cofficient increases with doping to reach maximum value at 7% concentration .The energy gap of was calculated for undoped and copper doped NiO films,it is noticed that the energy gap decreases with the increases of doping until it reaches the minimum value at 7% doping concentration .The D.C measurements show that the resistivity decreased with increasing doping rate,also the hall measurements have been showed the carrier concentration increased with increasing doping rate. The AFM results reveal that the grain size increases with the increase in copper concentration at rates (1%,3%) and then decreased at rates (5%,7%).The sensing measurements showed that undoped and copper doped NiO thin films have high sensitivity to NH vapor as compared to H O vapor , and the best result was 26% at doping rate 5% at 300ppm vaopr concentration ,at operation temperature 150 o c for NH vapo
