مناقشة رسالة طالب الماجستير كرار سعد محمد من قسم علوم الفيزياء

ناقش قسم علوم الفيزياء في كلية العلوم بجامعة ديالى رسالة طالب الماجستير كرار سعد محمد الموسومة دراسة تأثير التطعيم والتلدين على بعض الخصائص الفيزيائية لأغشية أوكسيد الكادميوم الرقيقة ذات التراكيب النانوية وذلك في يوم الاثنين الموافق 2021/8/2 وعلى قاعة المناقشات في عمادة الكلية.

أهدفت الدراسة إلى ترسيب أغشية أوكسيد الكادميوم (CdO) الرقيقة غير المطعمة الملدنة بدرجات حرارة (350, 450, 550, and 650 ^oC) والمطعمة ثنائياً بالخارصين (Zn) والكوبلت (Co) بالنسب الوزنية [(1 + 1), (3 + 3), (5 + 5), (7 + 7), (1 + 9), (3 + 7), (7 + 3), and (9 + 1) (Zn + Co) wt.%] والمحضرة بتقنية الطلاء البرمي (Spin Coating) للمحلول الهلامي (Sol-Gel) على قواعد زجاجية مصنوعة من الكوارتز (SiO₂).

وأهدفت أيضاً إلى دراسة تأثير التلدين والتطعيم الثنائي على الخواص التركيبية والبصرية والكهربائية (تأثير هول) لأغشية أوكسيد الكادميوم الرقيقة المحضرة.

أظهرت نتائج أنماط حيود الاشعة السينية (XRD) أَنَّ جميع الأغشية المحضرة متعددة التبلور (Polycrystalline) بطبيعتها وبتركيب من النوع المكعب (Cubic) وبالاتجاه السائد والمفضل للنمو (111) ولا يوجد تغيير للاتجاه السائد بارتفاع درجة حرارة التلدين أَو تغير نسب التطعيم الثنائي، إِذ أَنَّ ارتفاع درجة حرارة التلدين وكذلك التطعيم الثنائي بالخارصين والكوبلت أديا إلى زيادة في شدة القمة لنمط حيود الاشعة السينية مع زيادة قيمة حجم البلوريات يرافقها نقصان في قيم كل من الانفعال الداخلي وكثافة الانخلاعات وعدد البلوريات مقارنة بأغشية CdO غير المطعمة والملدنة بدرجة حرارة واطئة. ووفقا لأطياف FTIR فقد أكدت بوضوح ظهور قمم اهتزاز المط للأصرة Cd-O وانخفاض هذه القمم مع زيادة نسب التطعيم كما أظهرت اختفاء قمم الاهتزازات العريضة (O-H) بسبب التلدين العالي.

تم التأكد من وجود التراكيب النانوية للأغشية الرقيقة المحضرة من خلال التقنيات (XRD, AFM, FE-SEM)، إذ أظهرت نتائج قياسات AFM تأثر واضح في قيم كل من حجم الحبيبات وخشونة السطح والجذر التربيعي لمربع متوسط الخشونة بتغير درجة حرارة التلدين ونسب التطعيم للأغشية المحضرة. أما صور FE-SEM فأظهرت النمو الجيد والشبه منتظم لأغشية CdO غير المطعمة، إذ تمتلك تركيبا شبه كروياً عند درجة حرارة التلدين (350 and 450 ^oC) وتتغير إلى أَشكال تشبه ال Nano-Flower عند درجة (550, and 650 ^oC)، يصاحبها ظهور فراغات مع زيادة في قيم الحجم الحبيبي، واتخاذ الحبيبات اشكالاً تشبه الأحجار الصغيرة وال Cauli-Flower للأغشية المطعمة ثنائياً مع اختلاف في قيم حجم الحبيبات، كما بينت صور المقطع العرضي (Cross Sectional FE-SEM) تأثر سمك الأغشية بعمليتي التلدين والتطعيم. تم التحقق من العناصر المكونة للأغشية (Cd, Co, Zn, and O) بواسطة EDS.

تم دراسة الخواص البصرية من خلال تسجيل طيفي الامتصاصية والنفاذية ضمن مدى الاطوال الموجية (200-1100 nm)، إذ بينت النتائج نقصان امتصاصية الأغشية للضوء الساقط مع زيادة في قيم النفاذية بزيادة الطول الموجي. وكذلك أظهرت النتائج زيادة في قيم كل من الانعكاسية ومعامل الامتصاص والثوابت البصرية (معامل الانكسار والخمود وثابت العزل البصري المعقد بجزأيه الحقيقي والخيالي) بارتفاع درجة حرارة التلدين وعند التطعيم. وأَنَّ قيم فجوة الطاقة البصرية للانتقالات المباشرة المسموحة أظهرت تناقصاً بارتفاع درجة حرارة التلدين وبعض نسب التطعيم وتتراوح قيمها بين (2.20-2.77 nm)، كما سجلت زيادة في قيم E_g لبعض نسب التطعيم الثنائي ضمن المدى (2.58-2.70 nm)، إذ تم حسابها باستخدام علاقة Tauc ضمن مناطق الامتصاص العالية. أما قيم فجوة الطاقة غير المباشرة وطاقة اورباخ فقد تأثرا بشكل كبير بارتفاع درجة حرارة التلدين وتغير نسب التطعيم الثنائي للأغشية الرقيقة المحضرة.

تم دراسة الخصائص الكهربائية المتمثلة بقياسات تأثير هول والتي بينت بأن نوع حاملات الشحنة الأغلبية هو من النوع السالب (n-type) لجميع أغشية CdO غير المطعمة حيث لم تتأثر نوعية الحاملات بارتفاع درجة حرارة التلدين، لكنها أظهرت تأثراً لبعض نسب التطعيم الثنائي، إذ تغيرت نوعية الحاملات الى النوع الموجب (p-type). كما أظهرت نتائج تأثير هول أَنَّ التطعيم الثنائي بالخارصين والكوبلت يساهم بصورة عامة في تحسين الخواص الكهربائية لأغشية أوكسيد الكادميوم وأَنَّ أَعلى توصيلية كهربائية كانت للغشاء المطعم ثنائياً بنسبة [(9 + 1) (Zn + Co) wt.%]، إذ بلغت [2.4510² ()^-1] يقابلها أَعلى تركيز لناقلات الشحنة (5.02 10¹⁹ cm^-3) وأَقل مقاومية كهربائية (4.09 10^-3 cm) .