Share
خصائص اغشية اوكسيد الرصاص (PbO) الرقيقة المبخرة حراريا في الفراغ == Characterization of Thermal Vacuum Evaporation Lead Oxide (PbO) Thin Films
Author name:
امين علوان محيميد البومنصور
Supervisor name:
فؤاد شاكر هاشم الجبوري
General topic:
Physics
Specific topic:
Physics
Degree:
Master
University:
University of Babylon - College Of Science For Girls - Physics Department
Language:
English
University location:
Babylon
First pages:
26T1633 - p.pdf
Abstract:
في هذه الدراسة رسبت الاغشية الرقيقة لاوكسيد الرصاص على ارضية زجاجية نظيفة غير مسخنه بتقنية التبخر الحراري تحت ضغط 1×10 - 7 ملي بار بمعدل ترسيب 0.7 نانومتر/ثانية بسماك مختلفة تراوحت 200 ,130 ,60 ±5 نانومتر عند درجات حرارة تلدين مختلفة 523 ,623, 723كلفن لمدة ساعتين. اظهرت نتائج حيود الاشعة السينية بان الاغشية الرقيقة لاوكسيد الرصاص ذات طبيعة غير متبلورة قبل التلدين. فيما اظهرت انماط الحيود بعد التلدين اغشية متعددة التبلور فتكون من مزيج α - PbO)) رباعي قائم و(β - PbO) معيني قائم باتجاه مفضل للمستوي (020).اثبتت فحوصات مجهر القوى الذرية بان اغشية اوكسيد الرصاص ذات سطوح متجانسة بصورة جيدة. وجد ان معدل الحجم الحبيبي المستنبط من بيانات حيود الاشعة السينية يزداد بزيادة درجة حرارة التلدين لكل السماك كما اظهرت انها بقيم اصغر من ذات النتائج وفقا لقياسات مجهر القوى الذرية. بينت نتائج الخصائص البصرية بان النفاذية تقل بزيادة درجة حرارة التلدين لكل السماك. ان اغشية اوكسيد الرصاص لاقل سمك 60 نانومتر الملدنه عند 523 كلفن لمدة ساعتين تمتلك نفاذية جيدة تتجاوز 93% في طيف المنطقة تحت الحمراء , لكن قلت مع زيادة درجة حرارة التلدين لتصل85% بينما كانت اغشية اوكسيد الرصاص للسمكين 130 و200 نانومتر الملدنه عند 523 كلفن لمدة ساعتين تمتلك نفاذية 91% و89% في المنطقة تحت الحمراء, لكنها تتناقص مع زيادة درجة حرارة التلدين لتصل 85% و. 87%النفاذية العالية في المنطقة تحت الحمراء تشير الى ان اغشية اوكسيد الرصاص هي مواد جيدة في تطبيقات الزراعة. كل اغشية اوكسيد الرصاص المرسبة اظهرت انتقالات مباشرة وفجوة الطاقة تقل بزيادة درجة حرارة التلدين التي تتراوح بالقيم (3.79, 3.60 , 3.49 eV) (3.52 0, 3.32, 3.140 eV) , (3.59, 3.295, 3.165 eV)للسماك,130 ,60 200 ±5 نانومتر على التوالي. وقد تم حساب الثوابت البصرية مثل معامل الامتصاص ومعامل الانكسار ومعامل التمدد وثابت العزل الحقيقي والتخيلي والتوصيلية البصرية. كما درست الخصائص الكهربائية للاغشية الرقيقة لاوكسيد الرصاص المحضرة ووجدت انها اشباه موصلات من نوع n - typeووجد ان تركيز حاملات الشحنة (n) والتوصيلية الكهربائية تزداد بزيادة درجة حرارة التلدين, بينما التحركية والمقاومية تقل بزيادة درجة حرارة التلدين .التوصيلية الكهربائية تزداد بصورة اسية بزيادة درجة حرارة التلدين. واظهرت النتائج كل الاغشية تمتلك طاقتين تنشيط وهذه الطاقة تتناقص مع زيادة درجة حرارة التلدين | In this research, Lead (II) monoxide (PbO) thin films deposit on unheated cleaned glass substrates, by thermal evaporation technique under pressure of 1×10 - 7 mbar and rate of deposition 0.7 nm.s - 1 , with different thickness consistently 60,130 and 200 ±5 nm at different annealing temperature 523,623 and 723 K for 2 hr. The X - ray diffraction (XRD) results indicate that the PbO films before annealing are in amorphous nature. The diffraction patterns corresponding after annealing reveal that the films crystallize in polycrystalline mixed compounds of Tetragonal α - PbO and Orthorhombic β - PbO. Atomic force microscope (AFM) confirmes that the PbO films have high homogeneous surface. The average crystallite size is estimated from XRD data that is increased with increasing annealing temperature for all thickness, and shown that it is smaller than that from AFM data. The optical properties results show that the transmittance decreases with increasing annealing temperature for all thicknesses. PbO film shows at the lower thickness 60nm which annealed at 523K for 2hr possesses transmittance that exceeds 93% in the IR radiation region of spectrum, but it decreases with increasing annealing temperatures to reach 85%,while PbO films of thicknesses 130nm, and 200nm annealed at 523K for 2hr possesses a transmittance 91% and 89% in the IR region, but it decreases with increasing annealing temperatures to reach 85% and 87%. The high transmittance in the IR region indicates that PbO films are good materials for application in agriculture. All deposited PbO thin films show directly allowed transitions and the optical energy gap decreased with increasing annealing temperature, which taken the values (3.79, 3.60 and 3.49 eV), (3.520, 3.32 and 3.140 eV) and (3.59, 3.295 and 3.165) eV for thicknesses 60, 130,and 200 ±5 nm respectively. The optical constants such as absorption coefficient, refractive index, extinction coefficient, real and imaginary parts of dielectric constant and optical conductivity are calculated. The electrical properties of the films are studied and it is found that all prepared PbO thin films are n - type semiconductors and found that the carrier's concentration (n) and electrical conductivity (σ) increased with increasing annealing temperature, while the mobility (µ) and the resistivity (ρ) decreased with increasing annealing temperature. The electrical conductivity increase exponentially as the annealing temperature increases for all thickness. The results show that all films have two activation energy and this energy decreases with increasing annealing temperatures.
