دراسة الطاقات لأغشية Cu2O:CaF2 النانوية المحضرة بتقنية التبخير الحراري
Study the Energies of Cu2O:CaF2 Nanofilms Prepared via Thermal Evaporation Technique
- الباحث
- جنان هاشم علي عباس
- المشرف
- خالد حنين عباس
- الجامعة
- جامعة بابل
- الكلية / القسم
- كلية التربية للعلوم الصرفة / الفيزياء
- الشهادة
- ماجستير
- السنة
- 2023
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Cu2O:CaF2 nanofilms; Thermal evaporation; Energy gap; Optical properties
الملخص
في هذا العمل ، تم تحضير اغشية رقيقة من Cu2O(0.75):CaF2(0.25) بتقنية التبخير الحراري تحت ضغط مقداره ((1x10-7 mbar وبمعدل ترسيب0.5 نانومتر بالثانية مرسبه على قواعد من الزجاج بدرجة حرارة الغرفة وبسماك مختلفة (16̒̒̒ ,19, 22, 29 ,35, 42 , 50 و 57 ) نانومتر. تم فحص الخواص التركيبية، المورفولوجية والبصرية. أظهرت نتائج حيود الأشعة السينية (XRD) أن الأغشية المحضرة كانت غير متبلورة. مع زيادة السمك، تظهر قمة عند 24.2o 2θ=والتي تُعزى إلى CaF2 التي تتوافق مع (111) مع مكعب مركز الوجه، بينما يمكن أن تُعزى القمة عند 2θ=7o إلى التفاعل بين الجسيمات النانوية Cu2O و CaF2 و الذي سوف يؤدي إلى تكون طور جديد ، وبالتالي لا يمكن الحصول عند هذه القمة على معامل ميلر. أكد فحص مجهر للقوة الذرية (AFM) أن الأغشية التي نمت بهذه التقنية لها سطح متجانس جيد. زاد متوسط الخشونة وجذر متوسط القيمة التربيعية ومتوسط قطر الحبيبة مع زيادة السمك. المجهر الإلكتروني الماسح (FE-SEM) اظهر ان التشكل المنتظم يكشف عن سطح ناعم إلى حد ما ومع زيادة السمك أدى إلى تغيرات في شكل السطح وزيادة الخشونة. أظهرت نتائج الخواص البصرية أن كل من الامتصاصية، معامل الامتصاص، ومعامل الخمود، ومعامل الانكسار، وثابت العزل الحقيقي والخيالي ، والتوصيلية البصرية تزداد بزيادة السمك بينما تقل قيمة كل من النفاذية وفجوة الطاقة مع زيادة السمك. وجد ان فجوة الطاقة المسموحة للأغشية الرقيقة Cu2O(0.75):CaF2(0.25) انخفضت من 3.77 إلى 3.62 الكترون فولت مع زيادة السمك. أيضا لوحظت قيم كل من دالة الفقدان الطاقة السطحية (SELF) و دالة الفقدان الطاقة الحجمية (VELF) يزدادان مع زيادة السمك. اما معاملات التشتت فلقد تم حساب Eo, Ed, no, n2 ∞, M−1 , M−3 باستخدام انموذج Wemple-DiDomenico كانت قيمة فجوة الطاقة المقدرة بواسطة حسابات Wemple-DiDomenico متوافقة مع قيمة فجوة الطاقة البصرية التي تم الحصول عليها من علاقة Tauc حيث وجدت أن المعاملات تقل مع زيادة السمك.
Abstract
In this work, Cu2O(0.75):CaF2(0.25) thin films was prepared by thermal evaporation technique under pressure 1×10-7 mbar with rate of deposition 0.5 nm/sec. deposited on glass substrates at room temperature (RT) with different thickness (16, 19, 22, 29, 35, 42, 50 and 57 ) nm. The structural, morphological and optical properties were investigated. The X-ray diffraction (XRD) results showed that the prepared film were amorphous. With increasing thickness, the peak exhibited at 24.2o, which attributed to the CaF2 that corresponded to the (111) with face center cubic, while the peak at corresponding to the 2θ = 7o may be attributed to the interaction between Cu2O and CaF2 NPs and Thus, it will lead to a phase mutation, and therefore this peak cannot be obtained by Miller indices. Atomic force microscopy (AFM) confirmed that the films grown by this technique had a good homogeneous surface. The roughness average, root mean square value, and average grain diameter increased with the increasing thickness. Field emission scanning electron microscope (FE-SEM) uniform morphology revealing a rather soft surface and with increase of the thickness led to changes in the morphology of the surface and increase the roughness. The optical properties results showed that the absorbance, absorption coefficient, extinction coefficient, refractive index, real and imaginary dielectric constant and optical conductivity increased with increasing thickness while the transmittance and energy gap decreased with the increase of thickness. The Cu2O:CaF2 thin films allowed a direct energy gap (Eg) that was decreased from 3.77 to 3.62 eV with the increase of thickness. The surface energy loss function (SELF) and volume energy loss function (VELF) values observed that the SELF and VELF increased with the increase of thickness. The dispersion parameters such as; Eo, Ed, no, n2, M−1, and M−3 were calculated using the Wemple–DiDomenico model. The value of the optical energy gap estimated by Wemple–DiDomenico calculations was consistent with the value of the optical energy gap obtained from the Tauc relation and found that the parameters were decreased with the increase of thickness.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.