الفهرس 
AbstractOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 204 |  |  |
| | | from | 204 | | |
Abstract
ملخص عربى لاطروحه ماجستير مقدمه من / منى مصطفى فكرى تهامى
عنوان الاطروحه / تحضير مواد نانومتريه من السيليكون جرمانيوم والكادميوم سلفيد لاستخدامها فى التطبيقات الكهروكيمائيه الضوئيه
فى الوقت الحاضر نجحت التركيبات شبه الموصله النانومتريه فى جذب انتباه الكثيرمن الباحثين سواء من الناحيه النظريه او العمليه وذلك بسبب إمكانيه تطبيقها في العديد من المجالات. فى هذه الدراسه تم تحضير مجموعه من التركيبات شبه الموصله النانومتريه على هيئه اغشيه رقيقه من الكادميوم سلفيد والسيليكون جرمانيوم . تم تحضير اغشيه الكادميوم سلفيد عن طريق عمليه رذاذ التحلل الحرارى وطريقه الصول – جيل باستخدام جهاز الطلاء الطردي، اما اغشيه السيليكون جرمانيوم فقد تم تحضيرها عن طريق عمليه الترسيب الكيميائى البخارى. تم دراسه الخصائص المورفولوجية والهيكلية والضوئيه والكهربائيه للافلام التى تم تحضيرها بالطرق المختلفه، واخيرا، تم دراسه امكانيه استخدام هذه المواد فى التطبيقات الضوئيه الكهروكيمائيه.
وبواسطة تقنية رذاذ الانحلال الحراري تم تحضير افلام نانومتريه رقيقه عالية النقاء من الكادميوم سلفيد النقى واخري مطعمه بماده النحاس عند معدلات تدفق متغيره للمحلول بدايه من 25- 100 (ميكرو لتر/ دقيقه) وأيضا تنوع زمن الترسيب من 15- 45 (دقيقه) بينما ظلت درجه الحراره ثابته اثناء الترسيب عند 400 درجه سيليزيوس والمسافه من فتحه الرش إلى سطح العينه ثابته أيضا عند 50 سم، كما تم عمل معالجه حراريه للأفلام المحضره عند درجات حراره مختلفه بدايه من 300- 500 درجه سيليزيوس لكى ندرس تأثير درجه الحراره على الخواص الفيزيائيه والكيمائيه للأفلام التى تم تحضيرها. تم استخدام كلوريد الكادميوم (Cadmium Chloride) كمصدر للكادميوم و (Thiourea) كمصدر للكبريت واسيتات النحاس (Cupric Acetate) كمصدر للنحاس. أشارت نتائج حيود الأشعة السينية ان طبيعه الكريستالات فى جميع الأفلام هى ذات بنية سداسية. زيادة نسبه التطعيم بالنحاس إلى 6% ودرجة حرارة المعالجه الحراريه إلى 400 درجه سيليزيوس يؤدي إلى إعادة توجيه الاتجاه المفضل لنمو الكريستالات من الاتجاه (002) إلى الاتجاه (101). وأوضحت النتائج انه مع تغير نسبه التطعيم ودرجه حراره المعالجه الحراريه يؤدى ذلك إلى التحكم فى حجم الكريستالات. تم دراسه خواص السطح للعينات بواسطه الميكروسكوب الإلكترونى الماسح (SEM) وملحق به وحده (EDS) بإلاضافه لجهاز (AFM). وأظهرت لقطات (SEM) ان الفيلم النقى ذات طبيعه مساميه وان قطر الثقوب تتراوح ما بين 25- 50 نانومتر بمتوسط 34.5 نانومتر وان اتساع الفتحات يقل مع زياده نسبه التطعيم إلى 4% ثم بعد ذلك يزيد عندما تصل نسبه التطعيم إلى 6%، اما حجم الكريستالات فهو يقل مع زياده نسبه التطعيم إلى 4% ثم بعد ذلك يزيد عندما تصل نسبه التطعيم إلى 6% وهذه النتائج هى تأكيد لما حصلنا عليه من حسابات حيود الأشعة السينية. أما لقطات (AFM) فقد أظهرت صور ثلاثيه الأبعاد للأفلام النقيه والمطعمه. وقد تم استخدام الصور لحساب خشونه السطح والمعاملات الخاصه بكل عينه. تظهر الخواص الضوئيه ان الأفلام ذات نفاذية أقل من 70% وتنخفض مع زيادة نسبة التطعيم بالنحاس وأيضا مع زياده معدل تدفق السائل وزمن الترسيب. وقمنا بحساب العديد من المعاملات الضوئيه الخاصه بالأفلام المحضره على سبيل المثال، فجوه الطاقه (Eg) ومعامل الانكسار (n) وثابت العزل …..(ε) إلخ. وقد لوحظ تغير قيمه Eg بشكل كبير، حيث قلت قيمتها من 2.43 الى 1.82 الكترون فولت مع زياده كل من نسبه التطعيم و معدل تدفق السائل و زمن الترسيب. استخدمت الافلام المحضره فى وجود أشعة الشمس و مصدر ضوئي بقدره 400 وات فى عمليه تكسير الصبغات الضاره مثل صبغه (Methylene blue) الموجوده على سبيل المثال فى الماء. ولاحظنا تحسن نسبه التكسير فى الافلام المطعمه بالنحاس عنها فى الفيلم النقى، وكانت نسبه التكسير بشكل عام اعلى فى حاله المصدر الضوئي 400 وات عنه فى حاله ضوء الشمس. وفي الختام، الطريقة المقترحة لها العديد من المزايا مثل انخفاض التكلفة اللازمه لتحضير الافلام وسهوله التحكم فى عمليه الترسيب وايضا بساطه المعدات المستخدمه.
تم تحضير ايضا مركبات نانومتريه من الكادميوم سلفيد ذات سمك مختلف على شرائح الزجاج باستخدام طريقه الطلاء الطردى بإستخدام اسيتات الكادميوم (Cadmium Acetate) كمصدر للكادميوم و (Thiourea) كمصدر للكبريت. تكشف الدراسه المورفولوجيه لمسح العينات عن طريق لقطات (SEM) تكون جسيمات كرويه نانومترية ذات كثافة عالية جدا وقطر هذه الجسيمات اقل من 20 نانومتر وتتوزع بشكل منتظم على سطح الزجاج. وقد اوضح جهاز (EDX) وجود عنصر الكادميوم بنسبه 91.8٪ وعنصر الكبريت بنسبه 8.2٪ في العينة المقاسه. وعند دراسه الخواص الضوئيه للعينات وجدنا ان نفاذيه بعض الافلام قد وصلت الى أكبر من 90% مما يجعل الأفلام مرشحا محتملا كمادة نافذة للضوء في تطبيقات الخلايا الشمسية.
كذلك تم تحضير افلام من الكادميوم سلفيد على غشاء مسامى من اكسيد الالومنيوم وذلك بإستخدام طريقه الصول- جيل وحصلنا على اكسيد الالمونيوم ذات ثقوب ثنائيه البعد ذات قطر وسمك مختلفين وذلك عن طريقه عمليه الاكسده الثنائيه لرقائق الالمونيوم عاليه الجوده (Two step Anodization method) وكانت المسافه بين مسامين متتاليين ((interpore distance حوالى ~ 125 نانومتر، وقطر المسام تقريبا ~ 55 نانومتر، وكثافة المسام ~ 6.2 × 109 سم2. تم توصيف العينات باستخدام جهاز الميكروسكوب الالكترونى الماسح (SEM) ووحده (EDX). واظهرت تحاليل EDX وجود عنصرى الكادميوم والكبريت. وكذلك اوضحت الدراسه المورفولوجيه عن طريق لقطات (SEM) ان الأفلام النانومتريه تغطى سطح الركيزه المصنوعه من اكسيد الالومنيوم بشكل متجانس ومنتظم وان هذه الافلام تتكون من جسيمات نانومتريه ذات اقطار تقل عن 75 نانومتر، وان هذه الجسيمات ذات كثافه عاليه جدا بالمقارنه بمساحه العينه. وكشفت نتائج حيود الأشعة السينية أن الفيلم المتكون ذات طبيعه مكعبه وان اتجاه النمو المفضل للكريستالات هو (220). تم دراسه مدى تطبيق هذه الافلام النانومتريه كحساسات للجلوكوز وذلك بدراسه الخواص الكهربائيه لها عن طريق المنحنى المميز I-V)) مع تغير نسبه تركيز الجلوكوز من 0-400 (mg/dL). ثم بعد ذلك قمنا بتطعيم هذه الأفلام النانومتريه بعنصر الماغنسيوم بنسبه 2%. وتم دراسه الخواص المورفولوجيه والتركيبيه ايضا لهذه الافلام ومدى امكانيه تطبيقها كحساسات للجلوكوز واخيرا تمت المقارنه ما بين النتائج للأفلام النقيه والاخري المطعمه بالماغنسيوم.
تم دراسه وتوصيف خصائص فيلم من أكسيد الانديوم المطعم بالقصدير (ITO) على شكل قضبان نانومتريه احاديه البعد (1D –nanorods)وذلك باستخدام العديد من الاجهزه وادوات التحليل. تم التعرف على الخصائص المورفولوجية والتركيبيه والبصرية والكهربائية للعينه. وقد أظهرت صورة السطح للعينه الملتقطه عن طريق (SEM) تكون طبقه رقيقه نانومتريه على شكل 1D –nanorods من (ITO) غطت سطح الزجاج. وجدنا ان متوسط ارتفاع وقطر هذه nanorods هو 63 و 16.5 نانومتر، على التوالي. اظهر حيود الأشعة السينية ان الفيلم ذات تركيب مكعب وان الاتجاه السائد لنمو الكريستالات هو (400) و (222) وذلك عن طريق حساب معامل يسمى معامل النمو المفضل (TC) ، إلا أن (222)I I (400)>. تم حساب حجم الكريستالات واتجاه النمو المفضل ووجدنا ان
TC (400)> TC (222)> 1، متوسط قيمة حجم الكريستالات هو 31.66 نانومتر. قمنا بقياس الخواص الضوئية للعينه وأظهر الفيلم نفاذية ضوئيه ~ 90٪ وانعكاسيه قيمتها ~ 10٪ خلال λ = 570- 850 نانومتر ثم بعد ذلك تقل النفاذية وتزاد الانعكاسيه على صوره داله اسيه فى المنطقه التى فيها λ > 850 nm نانومتر، بينما عند λ > 2000 نانومتر، تزداد الانعكاسيه عن 90% وقمنا بحساب العديد من المعاملات الضوئيه مثل فجوه الطاقه (Eg), ومعامل الانكسار (n) وثابت العزل …..(ε) إلخ ومقارنتها مع القيم المنشوره للافلام المستويه من الابحاث السابقه. ومن المثير للاهتمام ان أظهر هذا الفيلم اثنين من فجوات الطاقه المباشرة عند 2.75 و 2.07 فولت، بالإضافة إلى اثنين من فجوات الطاقه غير المباشرة عند 1.58 و 2.15 إلكترون فولت. وأظهرت الخواص الكهربائيه للعينه عن طريق قياس المنحنى المميز I-V))، ان الفيلم ذات توصيليه كهربائيه عاليه. وأخيرا، وبناءا على هذه النتائج فإنه يمكن استخدام ITO فى العديد من التطبيقات الإلكترونيه الضوئية مثل الخلايا الشمسية، المحفزات الضوئيه، .........إلخ.
فى هذه الدراسه، تم تحضير ماده السيليكون جرمانيوم المطعم بالبورون على شرائح الزجاج بسمكين مختلفين وهما 500 و 2000 (نانومتر) وذلك باستخدام طريقه الترسيب الكيميائى البخارى. تم دراسه خواص السطح للعينات بواسطه الميكروسكوب الإلكترونى الماسح (FE-SEM). وكشفت نتائج حيود الأشعة السينية أن الفيلم المتكون ذات طبيعه مكعبه وان اتجاه النمو المفضل للكريستالات هو (220) وكان من الواضح جدا تحسن التركيب البللورى للمواد المحضره مع زياده سمك الافلام من 500 الى 2000 (نانومتر). تم بدراسه الخواص الضوئيه للأفلام المحضره وقمنا بحساب العديد من المعاملات الضوئيه الخاصه بالأفلام على سبيل المثال، فجوه الطاقه (Eg) و Urbach energy. وقد لوحظ تغير قيمه Eg المباشره بشكل كبير، حيث قلت قيمتها من 2.2 الى 1.2 الكترون فولت مع زياده سمك الفيلم. واخيرا وبناءا على هذه النتائج فإنه يمكن استخدام افلام السيليكون جرمانيوم المطعمه بالبورون فى العديد من التطبيقات الإلكترونيه الضوئية مثل الخلايا الشمسية وغيرها.