اسم المؤلف:
امين علوان محيميد البومنصور
اسم المشرف:
فؤاد شاكر هاشم الجبوري
المستخلص:
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.
اسم المؤلف:
ايات عبد السادة يوسف طعيمه
اسم المشرف:
حامد ابراهيم عبود محمد التميمي | رباب سعدون عبدون
المستخلص:
تركز هذه الرسالة على معالجة الميكانيك الكمي للخواص التركيبية والالكترونية لشرائط الكرافين النانوية. تم استعمال نظرية دالية الكثافة مع الدالة الهجينة لي - يانغ - بار ذات المعاملات الثلاث والدوال الاساس 6 - 31G لتخمين التراكيب المقسمة الى اربع مجاميع وهي شرائط الكرافين النانوية النقية كمجموعة اولى وثانية، شرائط فلور - وكلور - كرافين النانوية كمجموعة ثالثة، وشرائط اوكسيد الكرافين النانوية كمجموعة رابعة. تشتمل الحسابات على معرفة تاثيرات عرض الشرائط النانوية واضافة ذرات مختلفة على الخواص التركيبية والالكترونية لشريط الكرافين النانوي. تم تصميم التراكيب المدروسة باستعمال برنامج Nanotube Modular وتطبيق حسابات نظرية دالية الكثافة باستعمال برنامج Gaussian 09 . ان الحسابات التخمينية للتراكيب النانوية تعتبر اداة مفيدة لتخمين الخواص التركيبية والالكترونية لهذه التراكيب قبل تحضيرها ودراستها مختبريا. تتضمن الخواص التركيبية المحسوبة كل من المعاملات الهندسية للتراكيب والاحداثيات القياسية لجميع الذرات في كل تركيب. وتتضمن الخواص الالكترونية كل من الطاقة الكلية، الحالات الالكترونية (طاقات المستوي الجزيئي العلوي المشغول والمستوي الجزيئي السفلي الفارغ)، فجوة الطاقة، بعض المتغيرات الالكترونية، الكثافة الالكترونية الكلية، الجهد الكهروستاتيكي، كثافة الحالات، عزم ثنائي القطب والاستقطابية الجزيئية واطياف الاشعة تحت الحمراء الخاصة بتلك التراكيب. تم حساب المتغيرات الالكترونية مثل طاقة التاين، الالفة الالكترونية، الكهروسالبية، المرونة الالكترونية، الصلادة الكهروكيميائية ومعامل التالف مع الاوساط طبقا لما يسمى نظرية التعامد المداري ( نظرية كوبمان). لقد وجد ان المعاملات الهندسية لشرائط الكرافين النانوية النقية المحسوبة في الدراسة الحالية تتفق بشكل جيد مع القيم العملية نتيجة للامثلية الهندسية التي تم الحصول عليها لتلك التراكيب، اما بالنسبة لشرائط الكرافين النانوية المطعمة فلم يتم الحصول على بيانات سابقة وعليه فان الدراسة الحالية قد زودتنا ببيانات جديدة في هذا المجال. ان الطاقة الكلية لشرائط الكرافين النانوية تتناقص بزيادة كل من عرض الشريط والاعداد الذرية للذرات في الشريط. ان النتائج التي تم التوصل اليها من خلال هذا البحث، ان فجوة الطاقة لشرائط الكرافين النانوية النقية بعدم وجود ذرات الهيدروجين في النهايات الطرفية لحلقات الفينيل تزداد بزيادة عرض الشريط. بينما تتناقص فجوة الطاقة لشرائط الكرافين النانوية النقية بوجود ذرات الهيدروجين في النهايات الطرفية لحلقات الفينيل مع زيادة عرض الشريط. بالنسبة للشريط بنفس العرض، كان فقط الشريط الاقل عرضا وبوجود ذرات هيدروجين فانه يمتلك فجوة طاقة اكبر مما هو للشريط بنفس العرض وبعدم وجود ذرات هيدروجين. ان استبدال ذرات الفلور والكلور بدلا من ذرات الهيدروجين ادى الى اختزال بسيط في فجوة الطاقة وهذا نتيجة للاتحاد الخطي للمدارات الذرية لذرات مختلفة لتشكيل المدارات الجزيئية. من جانب اخر، فان اضافة ذرات الاوكسجين بدلا من ذرات الهيدروجين لبناء شرائط اوكسيد الكرافين النانوية ادى الى تغيير طاقات المستوي الجزيئي العلوي المشغول والمستوي الجزيئي السفلي الفارغ وبالتالي فان التراكيب في مجموعتي شرائط اوكسيد الكرافين النانوية تمتلك قيم مختلفة من فجوة الطاقة وهي تعتمد على عدد وموقع ذرات الاوكسجين في كل تركيب. تعد هذه النتيجة الاساس المستقبلي للدراسة الحالية حيث ان بعض شرائط اوكسيد الكرافين النانوية تمتلك خواص عوازل وبعضها تمتلك تطبيقات اشباه موصلة. كما بينت النتائج ان طاقة التاين، الالفة الالكترونية والكهروسالبية لشرائط الكرافين النانوية النقية بوجود ذرات الهيدروجين هي اعظم منها لكل من شرائط الكرافين النانوية النقية بعدم وجود ذرات الهيدروجين في النهايات الطرفية لحلقات الفينيل في الشرائط، بينما الصلادة الكهروكيميائية تتناقص والمرونة الالكترونية تزداد باضافة ذرات الهيدروجين ماعدا الشريط الاول الاصغرفان له سلوك مغاير. ان جميع المتغيرات الالكترونية لشرائط كلور - وفلور - الكرافين النانوية كانت اقل منها لشرائط الكرافين النانوية النقية ماعدا المرونة الالكترونية فانها تزداد باضافة ذرات الفلور والكلور. علاوة على ذلك، ان انحلال مستويات الطاقة لكل تركيب يعتمد على كل من عرض الشريط، نوع وعدد وموقع الذرات في الشريط. بشكل عام، ان النتائج التي تم التوصل اليها في هذه الدراسة تشير الى بناء تراكيب جديدة لها خواص الكترونية جديدة مختلفة. لقد تم ايجاد اشكال مختلفة للجهد الكهروستاتيكي والكثافة الالكترونية الكلية طبقا لمناطق التوزيع المتماثل وغير المتماثل للشحنات في كل تركيب. كما ان النتائج قد بينت ان شرائط الكرافين النانوية النقية بعدم وجود ذرات هيدروجين تمتلك استقطابية جزيئية اعظم منها لتلك الشرائط النقية بوجود ذرات الهيدروجين. كذلك فان الاستقطابية الجزيئية تزداد بزيادة عرض الشرائط. ان اضافة ذرات الفلور، الكلور والاوكسجين بدلا من ذرات الهيدروجين قد ادى الى امتلاك التراكيب قيم مختلفة من الاستقطابية الجزيئية واعتمادا على نوع وموقع وعدد الذرات في كل تركيب. ان القيم المحسوبة لترددات اهتزازات التمدد والانحناء من اطياف الاشعة تحت الحمراء لمجموعتي شرائط الكرافين النانوية النقية قد دلت على توافق جيد مع النتائج العملية لمركبات الفينيل الحلقية. بينما لشرائط كلور - وفلور - واوكسيد الكرافين النانوية فان الدراسة الحالية قد اعطت بيانات جديدة في هذه الخاصية. | This thesis focuses on the quantum mechanical treatment of the structural, electronic and spectroscopic properties of Graphene NanoRibbons (GNRs). Density Functional Theory (DFT) was used with hybrid functional B3LYP/6 - 31G level of theory to investigate the proposed structures. These structures are divided into four groups, which are pure GNRs as a first group and second group, fluoride - and chloride - GNRs as third group, as well as oxidant - GNRs as a fourth group. The aim of this work concerne on the effect of the nanoribbons width and studying the effects of adding different atoms on the structural and electronic properties of GNR. The proposed structures were designed using nanotube Modular program and the DFT calculations have been performed using Gaussian 09 package of programs. Before the nanostructures are reorganized and studied in the laboratory, the computational calculations provide a useful tool for estimating the structural and electronic properties to offer information about these mentioned materials. The calculated structural properties included the geometrical parameters of the structures and the standard coordinates of all atoms in each structure. The electronic properties included the total energy, electronic states (HOMO and LUMO energies), energy gap, some electronic variables, electron density, electrostatic potential, density of states, molecular Polarizability and the relative IR - spectra. The electronic variables are calculated according to the so called orbital vertical theorem (Koopmans theorem).The results showed, the geometrical optimization of all pure GNRs have been found in a good agreement with experimental data due to their relaxation, and for the others doped GNRs, there is no reference data. The current study supplies new data in this field. The total energy of GNRs decreased with the increasing of the number of atoms in the nanoribbon. In addition, the results showed that, the energy gap of pure GNRs without hydrogen atoms in the terminal ends of phenyl rings increased with the increasing of the width of the nanoribbon. While the energy gap of pure GNRs with hydrogen atoms in the terminal ends of phenyl rings reduced with the increasing of the width of the nanoribbon. For the same width of the nanoribbon, only the smaller one with hydrogen atoms has larger energy gap than that without hydrogen atoms. Replacing the hydrogen atoms by fluorine and chlorine atoms in the nanoribbons leads to few reducing in the energy gap; this is due to the linear combination of atomic orbitals of different atoms to construct the molecular orbitals. On the other hand, adding the oxygen atoms instead of hydrogen atoms to construct the oxidant - GNRs changes both the HOMO and LUMO energies, and therefore, the structures in the two groups of oxidant - GNRs have various values of energy gap depending on the number and position of the oxygen atoms in each structure. This result is the main feature of current study in which some of the oxidant - GNRs have insulating properties and the others have semiconducting applications. The results showed that, IE, EA and EN of the pure GNRs with hydrogen atoms are greater than that of both pure GNRs without hydrogen atoms in the terminal ends of phenyl rings in the nanoribbons, while H is decreased and S is increased with adding hydrogen atoms except the first smaller nanoribbon, it has inverse behavior. All the electronic variables of fluorine and chloride - GNRs are smaller than that of pure GNRs except S, it was increased with adding of fluorine and chlorine atoms. Moreover, the degeneracy of energy levels of each structure depends on the width of the nanoribbon, the type, number and position of atoms in the nanoribbon. In general, the results of this study refer to that; the proposed constracted structures are of varies electronic properties. It found that, there are different shapes of electrostatic potential and total electron density according to the symmetric and asymmetric distribution areas of charges in each structure.The results showed the pure GNRs without hydrogen atoms have molecular polarizability greater than that of the pure GNRs with hydrogen atoms. So, the molecular polarizability was increased with the increasing of the width of the nanoribbons. Adding fluorine, chlorine and oxygen atoms instead of hydrogen atoms gave the structures different values of molecular polarizability depending on the type, position and number of atoms in each structure. The calculated values of frequency of stretching and bending vibrations from IR - spectra of the two groups of pure GNRs showed good agreement with experimental results of the phenyl rings compounds. While for the fluorine, chloride - GNRs and oxidant GNRs, this study supplies a new data in this aspect.
