Share
دراسة الخواص الضوئية والكهربائية لاغشية ثنائي اوكسيد القصدير المحضرة بطريقة الترسيب البخاري الكيميائي CVD == Study of the Optical and Electrical Properties of Tin Oxide Films Prepared by Chemical Vapour Deposition Method (CVD)
Author name:
سناء محمود حسين الدليمي
Supervisor name:
ميخائيل عيسى منصور
General topic:
Physics
Specific topic:
Thin Films
Degree:
Doctorate
University:
University of Al Mosul - College Of Science - Physics Department
Language:
Arabic
University location:
Mosul
First pages:
26T1994 - p.pdf
Abstract:
تم تصميم وتنفيذ منظومة الترسيب البخاري الكيميائي ذي المفاعل الافقي(Chemical Vapor Deposition, CVD) لتحضير اغشية رقيقة من املاحها. تم استخدام المنظومة لتحضير اغشية اوكسيد القصدير SnO2 من كلوريده على ارضيات من الزجاج على شكل مجموعات بعوامل ترسيب مختلفة (درجة حرارة الارضية ،معدل انسياب الهواء، زمن الترسيب وموقع النموذج) ومن ثم دراسة الخواص الفيزيائية لتلك الاغشية.درست البنية البلورية لمجموعة من الاغشية باستخدام طريقة حيود الاشعة السينية(X - Ray Diffraction) وتبين بان الاغشية تمتلك تركيبا بلوريا متعدد البلورات (Polycrystalline) من النوع الرباعي القائم (Tetragonal) وان الاتجاهات المفضلة لنمو الحبيبات البلورية هي (110) و(200) وان حجم الحبيبات يتراوح ما بين (465 - 159)A ويعتمد ذلك على ظروف الترسيب. درس ايضا تاثير عوامل الترسيب على معدل الترسيب، ووجد بانه لا يتغير مع الزمن بتثبيت بقية العوامل ولكنه يزداد مع ارتفاع درجة حرارة الارضيات ومع زيادة معدل انسياب الهواء ثم يستقر عند قيم معينة تعتمد على ظروف الترسيب. ومن خلال دراسة تاثير موقع النموذج على الخواص الفيزيائية لاغشية SnO2 وجد بان افضل موقع داخل المفاعل لترسيب تلك الاغشية يبعد عن نهايته حوالي 17 cm. درست ايضا الخواص البصرية للاغشية وذلك بقياس النفاذية ضمن مدى الطول الموجي(300 - 1100)nm وتم حساب معامل الامتصاص، طاقة حافة الامتصاص وفجوة الطاقة البصرية، وتبين بان اغشية SnO2 تمتلك نفاذية تتراوح ما بين (95 - 80)% ومعامل امتصاص > 104 cm - 1 وطاقة فجوة بصرية Eopt 4 eV ضمن منطقة الطيف المرئي. ومن خلال دراسة العلاقة بين معامل الامتصاص وطاقة الفوتون الساقط تبين بان الانتقالات الالكترونية كانت مباشرة. تمت دراسة الخواص الكهربائية للاغشية المرسبة بدرجات حرارة ارضيات مختلفة وكذلك بمعدلات انسياب هواء مختلفة وتثبيت بقية العوامل، ووجد بان افضل توصيلية كهربائية كانت عند درجة حرارة ارضية 475C وعند معدل انسياب هواء 2.3 L/mins.. ومن خلال دراسة تاثير ارتفاع درجة حرارة الغرفة على التوصيلية الكهربائية للاغشية تبين بان هناك مستويي طاقة للشوائب قريبين من حزمة التوصيل.تم تحضير خلايا شمسية من نوع SnO2/n - Si ونوع SnO2/SiO2/n - Si بتكوين سمك مختلفة من مادة SiO2 بطريقة الاكسدة الحرارية للسليكون. تمت دراسة خواص التيار - فولتية في الظلام وعند الاضاءة بقدرة 11.7 mW/cm2 ، وتبين بان كفاءة التحويل للخلية بدون اوكسيد كانت بحدود 5.01% ، اما للخلية ذات طبقة SiO2 < 20 A فكانت بحدود 5.9% .درست ايضا الاستجابة الطيفية بقياس التيار الضوئي للخلية SnO2/n - Si للمدى (300 - 1200) nm ووجد بان افضل استجابة كانت عند الطول الموجي = 600 nm . | A chemical vapour deposition system with horizontal reactor has been designed and executed for preparing thin films from its salts. It was used to deposit groups of tin oxide (SnO2) films from its chloride on glass substrates with different deposition factors (substrate temperature, air flow rate, deposition time and sample position in the reactor), then their physical properties were studied.Crystal structure of group of SnO2 films was studied using X - Ray diffraction method, it appears that the films have polycrystalline structure of tetragonal type, with (110) and (200) as preferred directions and grain size between (159 - 465) A, depend on deposition condition.The effect of deposition factors on deposition rate was studied, it was found that the deposition rate does not change with increasing time and fixing other factors but it increases with the increase in substrate temperature and with the increase in air flow rates up to specific values depend on deposition condition. By studying the effect of sample position or physical properties it was found that the best position inside the reactor is about 17 cm from its end. Optical properties were also studied by measuring the transmission percent within the wavelength range (300 - 1100) nm, it was found that SnO2 films have a transmission percent (80 - 95)%, absorption coefficient > 104 cm - 1 and optical energy gap Eopt 4 eV within the visible region. Studying the relation between absorption coefficient and the energy of incident light verified that the electronic transition is direct. Electrical properties of films deposited at different substrate temperature as well as, different air flow rates, with fixing other factors shows that the highest electrical conductivity is at substrate temperature 475 C and air flow rate 2.3 L/min. The effect of temperature on electrical conductivity has been studied and it was found that there are two impurity energy levels closer to conduction band.The solar cells type SnO2/n - Si and SnO2/SiO2/n - Si with different SiO2 thickness made by silicon thermal oxidation, have been prepared. Current - voltage characteristics for those cells in dark and under 11.7 mw/cm2 illumination were studied.It was found that the efficiency for the cell without oxide layer was 5.01% while for cell with SiO2 < 20 A was 5 - 9%. The spectral response study at wavelength range (300 - 1200) nm show that the highest photocurrent was at = 600 nm.
