الخصائص التركيبية والكهروضوئية للكاشف الضوئي الجرافين - اوكسيد الزنك

الباحث

زهراء محمد طالب

المشرف

جيهان ادمون سيمون - ازهار عناد حسن

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم العلوم التطبيقية / علوم وتكنولوجيا الليزر

الشهادة

ماجستير

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Graphene; Zinc Oxide; Photodetector; Optoelectronic Properties

تم تحضير الأغشية الرقيقة الهجينةمن ( الجرافين-اوكسيد الزنك) بتقنية الرش الكيميائي عند Foe درجة مئوية. تم استخدام تركيزات مختلفة من صفائح الجرافين النانوية )65 و ٠,5 و",ه و ١٠,5 و Ela % ) ٠,5 هذه الأغشية على ركائز الكوارتز والسيليكون. تم التحقيق في الخصائص الهيكلية والمورفولوجية والبصرية والكهربائية للاغشية. وفقا لتحليل KRD ، تظهر الخصائص الهيكلية أن الأغشية المودعة تحتوي على wurtzite سداسي الشكل لبنية ZnO متعدد البلورات. وقد أشار حجم البلورة وكثافة الخلع والإجهاد الجزئي إلى أن إضافة الجرافين تؤثر بقوة على البنية المجهرية لأغشية أكسيد الزنك. وجد أن كثافة الإجهاد الجزئي والخلع زادت مع ارتفاع محتوى الجرافين في مصفوفة ٠ ZnO في حين انخفض حجم البلورة. يكشف التحليل المورفولوجي السطحي لأغشية (الجرافين-اوكسيد الزنك ) أن محتوى الجرافين يعدل بشكل فعال المورفولوجيا ونمو الحبوب للبنية المجهرية لاوكسيد الزنك .أظهرت صور AFM كيفية توزيع الحبوب وترتيبها على الأسطح من خلال دراسة تأثير تركيز الجرافين على خصائص الاغشية عن طريق قياس درجة الخشونة (RMS) وحجم الحبوب. علاوة على ذلك . أظهرت صور FESEM العديد من الميزات المورفولوجية على الأغشية المودعة تحت محتوى الجرافين المختلف. سطح الاغشية بدون الجرافين مغطى بحبيبات سداسية عالية الرص وتوزيع ضيق لحجم الحبوب. ولكن عندما يكون سطح الاغشيةمغطى بمحتوى dle من الجرافين ٠.5( aly #) ، لوحظت صفائح نانوية من الجرافين متداخلة مع حبيبات أكسيد الزنك. بالإضافة إلى ذلك ¢ أظهرت الخصائص البصرية للاغشية المودعة أنه تم العفور على الحد الأقصى للنفاذيةعند اوكسيد الزنك. في المقابل ستنخفض هذه القيمة مع زيادة تركيز الجرافين. انخفض معامل الامتصاص مع الطول الموجي مع زيادة تركيز الجرافين. تم العثور على فجوة الطاقة القصوى في اغشية اوكسيد الزنك وهي 5:5 (الكترون فولت) وتنخفض إلى 7,7 الكترون فولت مع زيادة تركيز الجرافين إلى ٠.5( #). كان للفحص الكهربائي أعلى قيمة عند ٠5( #) من تركيز الجرافين. وهذا يعني أن البنية النانوية للجرافين تحسن الموصلية الكهربائية لاو كسيد الزنك. حيث يزداد التيار الضوئي تدريجيا مع زيادة شدة الضوء عند جهدالانحياز السالب. لم يلاحظ أي تشبع للتيار الضوئي مع زيادة شدة الضوء (خصائص خطية جيدة). كانت اعلى قيمة للتيار عند تركيز جرافين قدره (5, ١ /)، مع كثافة طاقة تبلغ Jal glaze ٠٠١ امتداد منطقة النضوب مع زيادة الجهد العكسي. تتراوح aga Lad البناء الداخلي (Voi) من 5 فولت إلى ٠,” فولت لاوكسيد الزنك/السيلكون عند تركيز(5, ١٠ /) من الجرافين. الزنك) عند تركيز ١,5١ )من الجرافين.

Graphene-ZnO nanohybrid thin films were prepared by spray pyrolysis technique at °C. Different Graphene sheet concentrations of (0.1, 0.2, 0.3, 0.4, and 0.5 wt. %) were used to deposit these films on quartz and silicon substrates. The monohybrid films' structural, morphological, optical, and electrical properties have been investigated. According to the XRD analysis, the structural characteristics show that the deposited films have hexagonal wurtzite for ZnO polycrystalline structure. The crystallite size, dislocation density and micro strain have indicated that the addition of graphene strongly affects the microstructure of zinc oxide films. It was found that the micro strain and dislocation density increased with graphene content rising in the ZnO matrix, while the crystallite size was decreased. The surface morphological analysis of the ZnO-Graphene films reveals that the Graphene content effectively modifies the morphologies and grain growth of the ZnO microstructure. AFM images showed how the grains are distributed and arranged on the surfaces by studying the effect of graphene concentration on the film's properties by measuring the degree of roughness (RMS) and grain size. Furthermore, FESEM images showed several morphological features on the films deposited under various graphene content. When the film surface isn’t covered with graphene, it offers high packing hexagonal grains and narrow grain size distribution. But, when the film surface is covered with a high graphene content of (0.5 wt. %), graphene nanoplates nested with zinc oxide grains were observed. In addition, the optical properties of deposited films exhibited that the maximum transmission value was found in the ZnO film. In contrast, this value will reduce with increased graphene concentration. The absorption coefficient with wavelength decreased with increased graphene concentration. The maximum energy gap was found in the pure ZnO films, which is (3.4 eV); its decreases to (2.7) eV as the concentration of Graphene increases to (0.5 wt. %). The electrical examination had the highest value at (0.5 wt. %) graphene’s concentration; this means that the nanostructure of graphene improves the electrical conductivity of ZnO. The photocurrent was increased gradually with increasing the light intensity at negative bias voltage. No photocurrent saturation with increasing light intensity was observed (good linearity characteristics). The higher current was at a graphene concentration of (0.5 wt. %) with a power intensity of 100 mW. According to the capacitive-voltage characteristics of the films, the capacitance density is reduced with growing reverse voltage due to the extension of the depletion region with increasing reverse voltage. The internal construction effort (Vbi) value range from 0.65 V to 0.3 V for ZnO/Si with (0.5 wt. %) graphene. The maximum spectral responsivity of the photodetector was noticed for G-ZnO synthesized at (0.5 wt. %) Graphene.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب