Share
تصنيع ودراسة الخصائص الفوتوفولتائة للوصلة TiO2 (1 - x) Bix/Si بواسطة الترسيب بالليزر النبضي == Synthesize and Characterization of TiO2(1 - x)Bix/Si Photovoltaic by Pulses Laser Deposition
Author name:
ميسون ذياب راضي
Supervisor name:
صباح نوري مزهر | غصون محمد حميد
General topic:
Physics
Specific topic:
Laser Physics and Electro-optics
Degree:
Master
University:
University of Baghdad
Language:
English
University location:
Baghdad
First pages:
26T1951 - p.pdf
Abstract:
تم في هذا البحث استخدام طريقة الترسيب بالليزر النبضيPLD بواسطة ليزر Nd : YAG ذي الطول الموجي nm1064λ= وبمعدل تكرار Hz6 وفترة نبضة ns10 لترسيب اغشية رقيقة بنوعية عالية لثنائي اوكسيد التيتانيوم النقية والمشوبه بالبزموث وبنسب وزنية مختلفة (0, 3, 5, 7, 9) % تم الترسيب على قواعد زجاجيه ورقائق السليكون وذلك لدراسة تاثير التشويب على كل من الخصائص الفيزيائية لاغشية ثنائي اوكسيد التيتانيوم، وثم قياس خواص الكاشف TiO2 : Bi/ Si..بينت قياسات حيود الاشعه السينيه لاغشية ثنائي اوكسيد التيتانيوم النقية والمشوبة بنسب مختلفة (0, 3, 5, 7, 9) % بالبزموث بان هذه الاغشية تمتلك تركيب عشوائي للاغشية النقية تتحول الى متعدد التبلور عند التشويب والتلدين وذات تطابق جيد مع القمم القياسية لطوري Anatase وRutile وكان الاتجاه السائد للحبيبات هو باتجاه (110) Rutile مع زيادة التبلور بزيادة نسبة التشويب وخاصة لطور ال (Rutile)حتى نسبة 7% ومن ثم يتناقص عند نسبة التشويب 9% مع ظهور قمم صغيرة مطابقة لقمم البزموث . كذلك ازدياد درجة التبلور وخصوصا للطور (Rutile)عند زيادة درجة حرارة التلدين من درجة حرارة الغرفة الى 525 كلفن.تبين من دراسة سطح الاغشية بواسطة مجهر القوى الذريه ان الحجم الحبيبي يزداد بزيادة التشويب ثم يتناقص عند نسبة التشويب 9%. بينت دراسة اطياف النفاذية في مدى الطول الموجي ( nm1100 - 300) ان قيمة النفاذية لاغشية TiO2 النقية عند الطول الموجي 500nm تساوي 52.4 % وتناقصت عند التشويب بالبزموث , كذلك فقد وجد ان فجوة الطاقة البصريه لاغشية اوكيسد التيتانيوم النقية 3.7 الكترون فولت وقلت عند التشويب حيث تصل الى 2.2 الكترون فولت عند نسبة تشويب % 9.بينت دراسة الخصائص الكهربائية لاغشية ثنائي اوكسيد التيتانيوم النقية والمشوبة المتمثلة بتوصلية التيار المستمر في مدى درجة حرارة K(473 - 303) ,ان هذه الاغشية تمتلك طاقتا تنشيط وبزيادة نسب التشويب تقل قيمها وتزداد التوصيلية، ومن نتائج تاثير هول لتحديد نوع الحاملات يتضح بان كافة الاغشية المحضرة هي ذات حاملات من نوع السالب وبزيادة نسب التشويب والتلدين تزداد كثافة حاملات الشحنة وتتناقص التحركية. تزداد قيمة الاستجابية والكفاءة والكشفية النوعية لكاشف ال TiO2 : Bi/Siمع التلدين ومع زيادة نسبة التشويب بالبزموث من 0 - 7% ثم تقل عند نسبة 9% بينما تتصرف القدرة المكافئة للضوضاء عكس ذلك. تصل الاستجابية الى قمة عند 0.3 مايكرومتر ل TiO2النقية تتزحزح الى 0.6 عند زيادة نسبة البزموث الى 9% والى 0.4 عند التلدين بدرجة 523 كلفن كنتيجة لنقصان فجوة الطاقة | Pulse laser deposition is used in this research by Nd : YAG laser with λ=1064 nm average frequency, 6 Hz and pulse duration 10 nm) to deposit pure and content TiO2 thin films with Bismuth at different ratio (0, 3, 5, 7,and 9)wt. % on glass and Silicon wafer substrates to study the effect of content on the physical properties of TiO2 thin films and then study the TiO2 : Bi/ Si detector characteristics.X - ray diffraction pattern measurements for pure and contented titanium dioxide films with different content ratio of Bi (0, 3, 5, 7 and 9)% show that these films amorphous structure converted to polycrystalline structure with annealing and content and have a good identically with standard peaks for Anatase and Rutile phases. The preferred orientation is along (110) direction for Rutile. The crystallinity of the films increase with increasing content ratio to 7% Bi and specially for rutile phase then decrease at 9%. The crystallinety went up when annealing temperature increases from RT to 525K.From Atomic Force Spectroscope, a topography of prepared films show an increment in average diameter with content ratio then it started to decrease when it reach 9%.UV - visible spectra from 300 to 1100 nm shows that the pure TiO2 film has 52.4% transmittance at 500 nm wavelength. The transmittance decreases with increasing of content ratio with Bi. The optical energy gap for pure TiO2 film is about 3.7 eV and decrease with content until it reaches 2.2 eV at 9% Bi content.The results of electrical properties are represented by DC conductivity in temperature range (303 - 473) K for pure and contented TiO2 films show that these films have two activation energies and with increasing content ratio, these activation energies decrease and the conductivity decreases, as well Hall effect measurements show that all films have n - type charge carriers and its concentration increases and the mobility decreases with content and annealing.The responsivity, quantum efficiency and the specific detectivity for TiO2 : Bi/Si detector increase with annealing and with increase Bi content from 0 to 7% then decrease at 9% , while the NEP has inverse behavior. The responsivity reached peak at λ= 0.3 μm for pure TiO2 and this peak shift to 0.6 μm when Bi content increase to 9% and shifted to 0.4 μm when annealed at 523 K as a results of decreasing the energy gap
