دراسة الخصائص التركيبية والبصرية لاغشية ثنائي اوكسيد القصدير SnO2 : Br
دراسة تاثير درجة حرارة التلدين والسمك على الخواص البصرية لاغشية (Fe2O3) الرقيقة المحضرة بطريقة الترسيب الكيميائي الحراري == The Study of Effect of Annealing and Thickness on Optical Properties of Iron Oxide (Fe2O3) Thin Film Prepared By Chemical Spray Pyrolysis
دراسة الخصائص البصرية والكهربائية لاغشية SnO2 : Sb الرقيقة وتاثيرها كطلاء مضاد للانعكاس على كفاءة خلية شمسية سيليكونية نوع اتصال (p - n) == A Study of Electrical and Optical properties of SnO2 : Sb Thin Film and its Effect as Antireflection Coating on the (p - n) Junction Silicon Solar Cell
تاثير زيادة النسب الحجمية للكادميوم على الخصائص التركيبية والبصرية لاغشية اوكسيد الخارصين == The effect of increasing the volumetric ratios of Cadmium on the Structure and optical properties for Zinc Oxide Films
دراسة بعض التطبيقات التحسسية لاغشية اوكسيد القصدير المشوبة بالانديوم == Study Some Sensing Applications of Indium Tin Oxide(ITO)Thin Films
Author name:
هبة نوري ذاكر
Supervisor name:
علي جاسم محمد الجابري
Abstract:
في هذا البحث تم تحضير اغشية ثنائي اوكسيد القصدير SnO2 النقية والمشوبة بالانديوم (In ) وبنسب تشويب مختلفة (5,10,15) % بطريقة الرش الكيميائي الحراري حيث رسبت على قواعد زجاجية .الجزء الاول من البحث تضمن دراسة الخصائص الفيزيائية للاغشية المحضرة : التركيبية , الكهربائية والتحسسية (الكهرواجهادية والامبيرومترية) حيث درست بشكل مكثف.طبوغرافية السطح للاغشية درست بتوظيف حيود الاشعة السينية والمجهر الماسح الالكتروني (SEM) ومجهر القوة الذري (AFM) . تاثير كبير لتركيز ايونات الانديوم على طوبوغرافية السطح تمت ملاحظته , حيث ان صور مجهر القوة الذري بينت تاثير زيادة تركيز ايونات الانديوم على كل من الخشونة ومعدل الحجم الحبيبي , اضافة الى تناقص الحجم الحبيبي من 136.16 الى 73.53 نانومتر في حين ازدادت الخشونة من 1.04 الى 2.86 وهذا بسبب وجود عدد من الهضاب التي توزعت بشكل عشوائي على السطح. اثبتت قياسات حيود الاشعة السينية ان الاغشية المحضرة بالرش ذات تركيب متعدد التبلور من نوع رباعي (Tetragonal) وباتجاه تفضيلي عند المستوي ,(110)مع وجود ثلاث قمم صغرى تعود للمستويات 101)),(200),(200) وهذه القمم تصغر وتضمحل بزيادة نسبة الاشابة بالانديوم .درست الخصائص الكهربائية المتضمنة منحني (I - V) عند الظلام , فقد بينت النتائج ان التيار المستمر يزداد مع زيادة نسبة الاشابة بالانديوم .الجزء الثاني من البحث فقد تضمن دراسة خصائص التحسس للاغشية المحضرة وبالذات الخصائص الكهرواجهادية , وتم اجراء القياسات بتعريض الاغشية لموجات تضاغطية بمدى واسع من الترددات (1 kHz - 10 MHz) ولفولتية انحياز ضمن المدى (0 - 15 V) لثلاث اوساط : الهواء , الماء ومحلول الكلوكوز المائي , وتم تسجيل التردد الرنيني المناظر لكل قيمة من قيم تركيز الكلوكوز (0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25)% لكل من الاغشية النقية والمشوبة انفة الذكر.استنادا الى ماذكر اعلاه فان بلورة ثنائي اوكسيد القصدير واحدة من البلورات الكهرواجهادية وذلك من خلال الاستجابة الجيدة للاغشية للترددات الرنينية , لقد اجريت القياسات المذكورة لتراكيز مختلفة عند درجة حرارة الغرفة وقد وجد ان تيار التحسس يزداد بزيادة تركيز الكلوكوز ويتناقص مع زيادة نسبة الاشابة بالانديوم . تزداد الخصائص التحسسية الكهرواجهادية والتيار بازدياد نسب الكلوكوز وازدياد نسب الاشابة بالانديوم وافضل تحسس عند 15% من تركيز الاشابة بالانديوم | In the present work, undoped SnO2 films and doped with In films with various doping concentration 5, 10 and 15% are prepared in chemical spray deposition method in which the films are deposited on glass substrates. The first part of the work studies the physical properties of the as deposited pure and In doped SnO2 thin films, including . Structural, electrical, and sensing (piezoelectric and amperomtric) properties of these films have been studied intensively. The surface topography of the films is studied by using the X - ray diffraction,and the Scanning Electron Microscopy (SEM) and the Atomic Force Microscopy(AFM)the influence of the indium concentration on film surface morphology has been cosederd . Film roughness (RMS) and average grain size are affected by varying indium addition concentrations, XRD measurements have proven that the sprayed films are polycrystalline structural of a tetragonal type with the (110) plane as preferential crystallographic orientation for all prepared samples in addition to three small peaks belong to the (101), (200) and (211) planes, these peaks decrease and vanishe with increasing of doping concentration. The grain size decreases from 136.16 to73.53nm and the roughness incrrease from 1.04 to 2.86 nm for (5, 10and15)% due to the existence of many hillocks, which are faceted and distributed randomly on the relatively smooth surface.The electrical properties includ (I - V) current in the dark condition have been studied, the results show that direct current increase with the increase of doping concentration. The second part of the work studies the sensing properties of the prepared films in a special case, the sensitive characteristics (piezoelectric). The measurements are carried out by exposing the thin film to mechanical waves in a range of sweeping frequencies of (1 kHz - 10MHz) at bias voltage in the range of (0 - 15V). The characteristic resonance frequency is recorded, due to the glucose concentration of (0.05, 0.1, 0.15, 0.2 and 0.25) in aqueous solution for undoped and doped Indium (5wt.%, 10wt and 15wt.%). The results were showed conclusively that the SnO2 crystal is one of the most candidate piezoelectric crystals, namely that these thin films have good response for resonance frequency. The glucose sensing behavior of the films is observed for various concentrations at room temperature . The sensing current is found to be increase with the increase in the glucose concentration and decreased with increase in a doping concentration. The sensitivity properties for piezoelectric and current increase with increase glucose concentration and increase with increase doping concentration and the best sensitivity at 15% of Indium concentration.
دراسة اثر التلدين وتغير السمك على الخصائص البصرية لاغشية اوكسيد النحاس (CuO) المحضرة بطريقة الترسيب الكيميائي الحراري == The Study of The Effect of Annealing and Thickness Variation on The Optical Properties of Copper Oxide (CuO) Thin Films Prepared By Chemical Spray Pyrolysis
دراسة الخصائص التحسسية لاغشية اوكسيد الخارصين والمحضرة بطريقة (ZnO : Al) المشوبة بالالمنيوم التبخير الحراري == Study of the Sensing Properties of the Aluminum - Doped Zinc Oxide thin films Prepared by Thermal Vacuum Evaporation Technique
دراسة الخصائص التركيبية وتاثير السمك على الخصائص البصرية لاغشية ZnO الرقيقة المحضرة بطريقة التحلل الكيميائي الحراري
تاثير اغشية (SnO2) كالكترود على كفاءة الخلية الشمسية == The effect of SnO2 thin film as an electrode on the efficiency of solar cells
الخواص التركيبية والكهربائية لاغشية Bi2 (Te1 - x Sex) 3 الرقيقة == Structural and electrical properties of Bi2 (Te 1 - x Se x) 3 thin films
Author name:
هديل فاضل حسين عمران
Supervisor name:
اخلاص هميم شلال
Abstract:
تم تحضير عينات لسبائك Bi2(Te1 - xSex)3بنسب مختلفة من محتوى (x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,0.9,and 1.0) Se ,وحضرت الاغشية الرقيقة باستخدام منظومة التبخير الحراري على قواعد من مادة الزجاج وعند ضغط واطئ ( (10 - 5 تور وبمعدل ترسيب (12) نانومتر بالدقيقة عند درجة حرارة الغرفة وبسمك ثابت مقداره (450±30) نانومتر. تم التحقق من تراكيز كل من العناصر المكونة للسبائك البزموث والتيلريوم والسلينيوم من خلال الفحص بجهاز فلورة الاشعة السينية حيث تعتمد هذه التقنية على القيم القياسية لهذه العناصر .وذلك للتاكد من ان السبائك Bi2(Te1 - xSex)3 هي ذات نقاوة جيدة. اظهرت قياسات حيود الاشعة السينية لسبائك واغشيةBi2(Te1 - xSex)3 بانها تمتلك تركيب متعدد التبلور بالمنشور السداسي المنتظم، بمجموعة الفضاء R3m، مع التوجيه القوي للسطح (015). لوحظ ان هناك قمم حيود اضافية، تتوافق مع الانعكاسات عن السطوح البلورية ، (006) و(0015)، نلاحظ ان هناك العديد من الانعكاسات عن السطوح البلورية( 015) (006)، (1010) وانعكاس قوي وحاد عن السطح (015) ، وهذا يعني ان جميع الاغشية ذات تركيب جيد على طول المستوى (015) بشدات مختلفة لكل غشاء رقيق وكما اظهرت قياسات بجهاز AFM او مورفولوجية السطح للاغشية Bi2(Te1 - xSex)3 ان هناك زيادة في حجم الحبيبة ومتوسط خشونة السطح مع زيادة نسبة (x). اظهرت قياسات التوصيلية الكهربائية المستمرة وجود طاقتي للتنشيط، وبالتالي ظهور اليتين للنقل للحاملات في الاغشيةBi2(Te1 - xSex)3الرقيقة ولجميع مديات درجات الحرارة , حيث ان الطاقة التنشيط الاولى (Ea1) تحدث في درجة الحرارة المنخفضة للمدى (323 - 383) K في حين ان طاقة التنشيط الثانية (Ea2) تحدث في درجة الحرارة المرتفعة للمدى (383 - 433). تشير نتائج قياسات تاثير هول ان جميع الاغشية الرقيقة ولجميع قيم x تمتلك توصيلية كهربائية من النوع p والتي تتطابق مع توصيلية المركبات الاصلية Bi2Te3 وBi2Se3 مما يعني عدم وجود انحراف في نسبة السلينيوم Se / او التليريوم Te في السبائك المصنعة، حيث ان هذا الانحراف يؤدي الى تغيير نوع التوصيلية في الاغشية الرقيقة لBi2(Te1 - xSex)3. تقل تراكيز حاملات الشحنة مع ارتفاع نسبة Se للاغشية الرقيقة Bi2(Te1 - xSex)3، من القيمة 2.32*1019cm - 3)) عند x=0 الى القيمة) ( 9.40*1017cm - 3 عند x=1 , في حين اظهرت حركية هول μH سلوكا مغايرا حيث تزداد مع زيادة نسبة السلينيوم Se في الاغشية الرقيقة Bi2(Te1 - xSex)3 من 3.51*10 - 1 cm2/V.s) ) الى القيمة 7.54 cm2/V.s) ) عند تغير قيم x من (0) الى (1) على التوالي. تم قياس الخصائص الكهروحرارية للاغشية الرقيقة Bi2(Te1 - xSex)3 للمدى الحراري من K ( 383 - 433) , حيث ان قيم معامل سيباك ، تنخفض مع زيادة نسبة Se لجميع العينات للاغشية الرقيقة Bi2(Te1 - xSex)3، بينما انخفض معامل القدرة مع زيادة نسبة السلينيوم Se في الاغشية الرقيقة Bi2(Te1 - xSex)3. التوصلية الحرارية Kel للاغشية الرقيقة Bi2(Te1 - xSex)3 كما تم ترسيبها , تنخفض بشكل ملحوظ مع زيادة نسبة Se, من القيمة (1.031*10 - 5 ( w/cm.k)) الى القيمة 8.96*10 - 6 ) (w/cm.k))) اخيرا وجدنا ان هذا العامل (ZT) يقل مع زيادة نسبة (Se) في الاغشية الرقيقة Bi2(Te1 - xSex)3, من (0.704) الى القيمة(0.129) عند عند تغير قيم x من (0) الى (1) على التوالي. | The Bi2(Te1 - x Sex)3 alloys with different values of the percentage of Se (x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,0.9 and 1)have been prepared, Thinfilms of these alloys were prepared using thermal evaporation technique under vacuum of (10 - 5 ) Torr on glass substrates, at room temperature with deposition rate (12nm/min) with constant thickness (450±30 nm). The concentrations of Bi, Se and Te in the Bi2(Te1 - x Sex)3 alloys were identified by X - ray Fluorescence (XRF) technique , to be ensure that they are in good stoichiometric percentage in the Bi2(Te1 - x Sex)3 alloys. The X - ray diffraction measurements for bulk and thin films of Bi2(Te1 - xSex)3 indicate the polycrystalline structure with rohmbohedral structure, with space group R3m, and with a strong (015) preferred orientation. and it can be noticed that there are additional peaks, (0015) and (006 ) reflections planes, which is meaning that all films present a very good texture along the (015) plane axis, different intensities for each thin film. AFM measurements or The surface morphology for the thin films of Bi2(Te1 - x Sex)3,show that the average crystallite size and the average surface roughness increasing with increasing of the percentage Se(x). The D.C measurements showed two stages of activation energy and hence two transport mechanisms for thin films under study, in the temperature range, (Ea1) occurs within range (323 - 383)K , while (Ea2) within range (383 - 433) K. The values of Ea1 increase from (0.0066627at x=0 - 0.0073361 at x=1) eV The values of Ea2 increase from (0.011 - 0.013) eV The results Hall Effect measurements show that all thin films have p - type conductivity and that coincide with the original compounds Bi2Te3 and Bi2Se3, indicating there is no deviation in the percentage of Se and/or Te in our fabricated alloys, then this will be changing the type of thin films conductivity. The carrier concentrations of charge carriers nH decrease with increasing of Se percentage, from (2.32*1019cm - 3 ) at x=0 to(9.40*1017cm - 3 ) at x=1, while the mobility μH showed opposite manner which increases with increasing of Se percentage from (3.51*10 - 1 cm2/V.s) when x=0 to (7.54cm2/V.s) at x=1. Thermoelectric properties of Bi 2 (Te 1 - X Se X) 3 thinfilm were measured from (383 K to 433 K) The values of Seebeck coefficient, decreases as increasing of Se percentage in all samples of Bi 2 (Te 1 - X Se X) 3 thinfilm, while the power factor was decrease when we increase the (Se) percentage in Bi 2 (Te 1 - X Se X) 3 thinfilm. Thermal conductivity Kel for the as deposited Bi2(Te1 - x Se x)3 thinfilm, decreases sharply by increasing Se percentage from (1.03*10 - 5 w/cm.k).to (8.95*10 - 6 w/cm.k) .Finally we found that the figure of Merit (ZT) decreases by increasing (Se) percentage for all investigated Bi2(Te1 - xSex)3 thin films, from (0.704) at x= 0 to (0.129) at x=1.
