ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

المميزات البنيوية و الخصائص الضوئية و الكهربائية لأفلام رقيقة من أكسيد الزنك منماة بطريقة الترسيب الذري الطبقي

Structural Characterizations, Optical and Electrical Properties of Zinc Oxide Thin Films Grown by Atomic Layer Deposition Method

2023   0   66   0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2013
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

نقدم في هذه الورقة الخصائص البنيوية و الضوئية و الكهربائية لأفلام رقيقة من أكسيد الزنك تمت تنميتها من أجل بارامترات مختلفة بوساطة طريقة الترسيب الذري الطبقي (ALD). و قد نميت هذه الأفلام على ركائز من الزجاج و السيلكون عند درجات حرارة منخفضة. استخدمنا ثنائي إيتيل الزنك (diethyl-zinc) و الماء منزوع الأيونات كمصادر للزنك و الأكسجين، على التوالي. أجريت قياسات مورفولوجيا السطح، و التألق الضوئي في درجة حرارة الغرفة و مفعول هول لطبقات من أكسيد الزنك. و قد بينت الدراسة أن الأفلام التي تم الحصول عليها عند درجة حرارة130°C تظهر أعلى تركيز للحاملات (1.1×1019 cm-3) و أقل مقاومة (2.84×10-2 Wcm) . كما أظهرت الأفلام حركية تصل إلى 19.98 cm2/Vs و أنها ترتبط مع عملية التكنولوجيا المستخدمة.


ملخص البحث
تناقش هذه الورقة البحثية الخصائص البنيوية والضوئية والكهربائية للأفلام الرقيقة من أكسيد الزنك (ZnO) التي تم تنميتها باستخدام طريقة الترسيب الذري الطبقي (ALD). تم تنمية الأفلام على ركائز من الزجاج والسيليكون عند درجات حرارة منخفضة باستخدام ثنائي إيثيل الزنك (DEZn) والماء منزوع الأيونات كمصادر للزنك والأكسجين على التوالي. أظهرت القياسات أن الأفلام التي تم الحصول عليها عند درجة حرارة 130℃ تمتلك أعلى تركيز للحاملات وأقل مقاومة، كما أظهرت حركية تصل إلى 19.98 cm²/Vs. تم تحليل تأثير ظروف النمو على الخصائص الضوئية والكهربائية لأفلام ZnO، وتم التحكم في خشونة السطح والاتجاه المفضل بواسطة درجة حرارة النمو ومعايير دورة ALD. أظهرت النتائج أن الخصائص الضوئية والكهربائية والبنيوية لأفلام ZnO الرقيقة تتغير مع سماكة العينة، وأن النمو عند درجة حرارة منخفضة يمكن أن ينتج أفلام ZnO عالية الجودة مع قنوات تدهور غير إشعاعية غير فعالة.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: تعتبر هذه الدراسة مفيدة جدًا في فهم تأثير ظروف النمو على الخصائص البنيوية والضوئية والكهربائية لأفلام ZnO الرقيقة. ومع ذلك، يمكن توجيه بعض الانتقادات البناءة لتحسين البحث. أولاً، كان من الأفضل تضمين مقارنة مع طرق ترسيب أخرى لتوضيح الفوائد النسبية لطريقة الترسيب الذري الطبقي. ثانيًا، يمكن توسيع الدراسة لتشمل تأثيرات إضافية مثل تأثيرات التلوث البيئي أو التغيرات في الضغط الجوي على خصائص الأفلام. أخيرًا، كان من الممكن تقديم توصيات أكثر تفصيلًا حول التطبيقات العملية للأفلام الرقيقة في الأجهزة الإلكترونية والبصرية.
أسئلة حول البحث
  1. ما هي المواد المستخدمة كمصادر للزنك والأكسجين في عملية الترسيب الذري الطبقي لأفلام ZnO؟

    تم استخدام ثنائي إيثيل الزنك (DEZn) والماء منزوع الأيونات كمصادر للزنك والأكسجين على التوالي.

  2. ما هي درجة الحرارة التي أظهرت أعلى تركيز للحاملات وأقل مقاومة في أفلام ZnO؟

    الأفلام التي تم الحصول عليها عند درجة حرارة 130℃ أظهرت أعلى تركيز للحاملات وأقل مقاومة.

  3. كيف تؤثر درجة حرارة النمو على خشونة السطح والاتجاه المفضل لأفلام ZnO؟

    درجة حرارة النمو ومعايير دورة ALD تؤثر على خشونة السطح والاتجاه المفضل، حيث يمكن التحكم في هذه الخصائص بواسطة درجة حرارة النمو.

  4. ما هي الخصائص الكهربائية التي تم قياسها لأفلام ZnO في هذه الدراسة؟

    تم قياس تركيز الحاملات، المقاومة، والحركية باستخدام تأثير هول.


المراجع المستخدمة
(anotti Anderson and Van de Walle Chris G. Fundamentals of zinc oxide as a Semiconductor. Rep. Prog. Phys. 72, 2009, 126501 (1-29
(Klingshirn, C. ZnO: from basics towards applications. Physica Status Solidi (b) 244(9), 2007, (3027–3073
(Pearton, S. J; Norton, D. P; Ip, K; Heo, Y. W; Steiner, T. Recent progress in processing and properties of ZnO, Superlattices and Microstructures. 34(1– 2), 2003, (3–32
قيم البحث

اقرأ أيضاً

نناقش في هذا البحث، تأثير العيوب النقطية على الخصائص الكهربائية و الضوئية لأفلام رقيقة من أكسيد الزنك تم تنميتها بطريقة الترسيب الذري الطبقي على ركائز من الزجاج و السيلكون عند درجة حرارة منخفضة (100°C). أنجزت قياسات أطياف التألق الضوئي عند درجة حرارة الغرفة، و الأطياف الكتلوية الأيونية الثانوية، و قياسات مفعول هول لطبقات من أكسيد الزنك. أجريت عملية التسخين عند درجة حرارة 400 °C لعينة ZnO المنماة على ركيزة من الزجاج في الهواء و في جو من الأزوت N2 لمدة نصف ساعة. إن التسخين الطويل يؤدي إلى اختزال كبير لتركيز الإلكترونات، و في نفس الوقت، نلاحظ زيادة واضحة في حركية حاملات الشحنة، الذي قد يؤدي إلى انخفاض عدد العيوب الأصلية في طبقات أكسيد الزنك. لوحظ أيضا أن ذرات الهيدروجين في عينات أكسيد الزنك لا تسيطر على الخصائص الكهربائية بازدياد تركيز الإلكترونات.
تم في هذا العمل تحضير أفلام رقيقة متعددة الطبقات ( عازل - معدن - عازل ) على ركائز من الزجاج . حيث رسبنا الترتيب التالي من ( أكسيد الزنك - فضة - أكسيد الزنك ) بتقنية الترذيذ الماغنتروني لأكسيد الزنك وتقنية التبخير الحراري في الخلاء للفضة .
رُسبت أفلام رقيقة ناقلة شفافة (TCOs) من أكسيد القصدير المُشاب بالمنغنيز عند درجة حرارة ركيزة 450° C بطريقة البخ الحراري. تمت مُناقشة الخصائص البنيوية للأفلام بتابعية سوية الإشابة لممنغنيز (0, 1 , 3 , 5 ,7 wt%) بينما جميع متغيرات الترسيب مثل: درج ة حرارة الركيزة، معدل البخ، ضغط الغاز الحامل، المسافة بين فوهة البخ و الركيزة بقيت ثابتة.
قمنا بترسيب أغشية رقيقة من الكادميوم تيلورايد (CdTe) على ركازات من الـسليكون بثخانـات مختلفة بطريقة التبخير الفيزيائي الحراري (evaporation thermal) . الثخانات الهندسـية للأغـشية جرى حسابها من طيف الانعكاس للأغشية، و درست الخواص البنيوية و التوجه ال بلوري لهـذه الأغـشية بتحليل انعراج الأشعة السينية (XRD) و حددت وسطاء البنية مثل ثابت الشبيكة البلوريـة (a) و كثافـة الانخلاعات (δ) و عامل الإجهاد (ε) ، و أبعاد الحبيبات (D) ، و لوحظ ازدياد الأبعاد الحبيبية و نقـصان فـي الإجهاد المكروي و كثافة الانخلاعات بازدياد ثخانة الغشاء المرسـب. كمـا اسـتخدمت تقنيـة انعـراج الالكترونات عالية الطاقة المنعكسة (RHEED) في الدراسة البنيوية و تبين أن الأغشية ذات بنية مكعبة مركزية الوجوه، و حدد التوجه البلوري المفضل للغشاء و الحبيبات المتشكلة عليه فكـان الوجـه (111) موازياً لسطح الركازة، كما حددت نسبة الكادميوم و التيلورايد في الأغشية المرسـبة باسـتخدام تقنيـة الـ(EDX) و وجد أن النسبة المئوية الذرية للكادميوم قد ازدادت فـي حـين النـسبة المئويـة الذريـة للتيلورايد قد نقصت، و ذلك بسبب إعادة تبخر ذرات التيلورايد المترسبة.
تملك أغشية أكسيد القصدير استخدامات واسعة، و خصوصاً في مجـال النواقـل الـشفافة و الخلايـا الشمسية و مستشعرات الغاز و المواد ذات الكهربائية الإجهادية، و يعد الترسيب بواسطة الليزر مـن أهـم الطرائق المتبعة للحصول على هذه الأغشية. قمنا في هذا البحث بتطو ير طريقة للحصول علـى أغـشية متجانسة من أكسيد القصدير SnO2 تعتمد على تبخير أهداف ركامية من هذا الأكسيد بواسطة ليزر CO2 مستمر منخفض الاستطاعة W 70 في الضغط الجوي العادي مع ترتيب يستخدم مروحة تضمن الحـصول على أغشية متجانسة. و قد تعرضت بعض هذه الأغشية لعمليات تلديين في شروط مختلفة، قمنا بعد ذلك بتوصيف هذه الأغشية و دراسة خصائصها. فقد أظهرت الصور المأخوذة بالمجهر الضوئي وجود درجـة عالية من التجانس و أوضح طيف انعراج الأشعة السينية وجود درجة من التبلـور للحبيبـات البلوريـة تختلف باختلاف التحضير و درجة حرارة التلديين annealing ،حيث وجد أنه يوجد توجه بلوري مفـضل وفق المستوى (110) . و قد أعطت نتائج الامتصاصية الضوئية معلومات عن قيمة الثغرة الطاقية الفعالـة Eg للعينات قبل المعالجة الحرارية و بعدها فقد وجد أنه بالنسبة لـبعض الأغـشية تكـون 2ev.3 = Eg (انتقالات غير مباشرة) قبل المعالجة، و بعد المعالجــة تصبـح (ev 3.1 = Eg) انتقالات مباشرة. أظهرت الأغشية المعرضة لشروط تلدين قاسية عدم تماثـل المنـاحي فـي خصائـصها الـضوئية و الكهربائية، و تجلى ذلك من خلال اختلاف الامتصاصية للغشاء نفسه من أجل اتجاهين متعامدين. و ظهـر ذلك أيضاً في المقاومة الكهربائية التي يدل سلوكها مع درجة الحرارة إلى وجود خصائص نـصف ناقـل بارزة. تتغير قيمة Eb من 73ev.0 قبل التلدين إلى 37ev.0 من أجل أحد الاتجاهين و 32ev.0 من أجـل الاتجاه المعامد.
التعليقات
جاري جلب التعليقات جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
mircosoft-partner

هل ترغب بارسال اشعارات عن اخر التحديثات في شمرا-اكاديميا