Microsoft Word - 215-226 215 | Physics 2014) عام 3العدد ( 27مجلة إبن الھيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية المجلد Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 27 (3) 2014 تأثير التشويب بالنحاس على الخواص التركيبية والبصرية ألغشية تيليرايد الكادميوم الرقيقة سمير عطا مكي بشرى كاظم حسون حسن سالم حميد فياض / جامعة بغداد) بن الھيثم ا الصرفة( للعلوم كلية التربيةقسم الفيزياء / 2014حزيران 22قبل في: 2014ايار 5استلم في : الخالصة ) الرقيقة والمحضرة بطريقة CdTe( تناول ھذا البحث دراسة الخواص التركيبية والبصرية ألغشية تيليرايد الكادميوم دالة ) ,R.T() والمرسبة على قواعد من الزجاج بدرجة حرارة الغرفة nm(25±450 وبسمك التبخير الحراري بالفراغ , الفحوصات التركيبية بحيود األشعة نتائجلقد اظھرت .) % 1,3,5) بالنسب ( Cuلتغير نسب التشويب بعنصر النحاس ( .ومن خالل القياسات [111]ھو من النوع المتعدد التبلور وباالتجاه السائد المحضرة ) ان تركيب األغشية X-rayالسينية ( .) %5نسب التشويب وصوال للنسبة (قيمتھا بزيادة تقل مباشره ةطاق ةالبصرية تبين ان ألغشية تيليرايد الكادميوم فجو بجزأيه ) ϵ(وثابت العزل ),kمعامل الخمود (و),nمعامل االنكسار(و),αالثوابت البصرية مثل معامل االمتصاص ( ُحسبت .ھاوبعد التشويب) قبل عملية nm (1100-300من الطول الموجي الحقيقي والخيالي ض ,األغشية الرقيقة بالفراغ الحراري ,التبخير ,الخواص التركيبية البصرية الخواص , تيليرايد الكادميوم- الكلمات المفتاحية : ,التشويب 216 | Physics 2014) عام 3العدد ( 27مجلة إبن الھيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية المجلد Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 27 (3) 2014 المقدمة او n-type )موصلة الذي ممكن ان يكون ( الاحد مركبات الزمرة الثانية والسادسة شبه CdTe) تيليرايد الكادميوم ( )p-type (ھذه الصفة جعلت من تكنلوجيا صناعة الثنائيات البصرية وترانزستورات المستعملة نوع الشائبة اعتماداً على او من نوع المفرق ) Hetrojunction( المفرق الھجين تأثير المجال امرا ميسراً ومن كال النوعين سواء كانت من النوع . ] [1 بتغيير نوع الشائبة لكل نوع )(Homojunctionالمتشابه التي تقل بتأثير التشويب وتوصيليته التي تزداد بالتشويب ايضا )eV 1.56(ة تيليرايد الكادميوم طاق ةفجوان عرض والمواد الشفافة حرارياً لشبابيك المركبات Gamma-rayوكاشفات , X-rayالمادة المناسبة لصناعة كاشفات جعلت منه التي وللفعالية البصرية العالية التي يبديھا تيليرايد الكادميوم .)IRوالطائرات والنوافذ المستخدمة لألشعة تحت الحمراء ( ونظرا للكلفة .بصرية فائقة السرعة ة في صناعة المعالجات العملنموذجية المستجعلت منه المادة اال تزداد بالتشويب مع استعمال السليكون قاعدة ألغشيته جعلت من الممكن انتاج نبائط رخيصة نسبيا إلنتاج اشباه في تصنيعه والواطئة ة في مجال التصوير وتطبيقاته عملمن اھم المواد المست دذلك يع فضال عن الموصالت الدوائر المنطقية السليكونيه . قدمته لكي يصبح من التي تزداد جودتھا بالتطعيم بالمواد المنتخبة ان صفات تيليرايد الكادميوم البصرية الجيدة .المتعددة ) بسبب %16.5( ) وعملية تصل الى30(% تصل الى نظرية ة في صناعة الخاليا الشمسية بقدرةعملالمواد الرئيسة المست اي ةامة تمنه تكون معتمه بصور )مايكرومتر 2(ان إذ لتشويب ,يتناسب طرديا مع نسب ا امتالكه معامل امتصاص عال من السليكون متر)مايكرو(20بينما نحتاج لطبقه سمكھا وھذا السمك يقل بالتشويب انھا تمتص جميع الضوء الساقط عليھا . [2,3]من االشعاع الساقط عليھا هلكي تمتص القدر نفس الخواص التركيبية إذ يؤثر ذلك في وتشويبھا ھاق تحضيرائا لظروف وطرليرايد الكادميوم حساسة جديان اغشية ت نسب التشويب سمك الغشاء, معدل الترسيب, -بمتغيرات غير معتمدة على بعضھا تتضمن : تدرسالتي البصرية للغشاء و .[4] والتشويب , ضغط منظومة الترسيب ,درجة حرارة مصدر الترسيب ,الطريقة التي يتم بھا التشويب , نوع الشائبة ةلتحضير اغشية متجانس, [5,6,7])التي استخدمھا PVD( في بحثنا الحالي استخدمت طريقة التبخير الحراري بالفراغ السيطرة على سمك الغشاء فضالً عنق تلوثا واألغشية ترسب بالتصاق جيد ائالمتبلورة لكونھا اقل الطر ) CdTeمن( .المحضرة ألغشيةلعلى الخواص التركيبية والبصرية اس بالتبخير المزدوجتشويب النحتأثير نادرس إذ المحضر. الجزء العملي تحضير النماذج - ,بطريقة التبخير الحراري بالفراغ بعد ان )nm (25±450 ) على قواعد من الزجاج بسمكCdTeحضرت اغشية ( وعنصر الكادميوم ,) %53.17) بنسبة ( %99.95ذي النقاوة ( التيريليومخلط عنصر بوذلك ) ,CdTeحضرت سبيكة ( ثم وضع الخليط . [8]وفق المخطط الطوري لمادة تيليرايد الكادميوم على وذلك )%46.83) بنسبة (99.999ذي النقاوة ( ثم فرغت . ن اغلق احد طرفي األنبوبةبعد ا )17cm( وطول )1.12cmمن مادة الكوارتز الصناعي بقطر( ةفي داخل انبوب طة الشعلة االوكسي ا) واغلقت األنبوبة بوسtorr 2-10طة المضخة الزيتية الدوارة وصوال الى ضغط (ااألنبوبة بوس ) ثم سخنت األنبوبة YOKA GAWA UT 350( وضعت األنبوبة المفرغة داخل فرن حرق من النوع استيلينيه . ةمدة ساع ) ساعات ثم ثبتت درجة الحرارة على ھذه الدرجة 5بزمن تدرج مقداره ( )1373K( تدريجيا وصوال الى درجة ) وبعدھا قطعت Quenched( اخرجت األنبوبة واخمدت بالماء البارد .[8]اعتمادا على المخطط الطوري للمادة ةواحد ةة تيليرايد الكادميوم وذلك بوضع كتلنماذج اغشي . حضرتاألنبوبة من احد طرفيھا إلخراج سبيكة تيليرايد الكادميوم في حويض من ) nm (25±450 التي تحقق السمك المطلوب )CdTeمن مادة تيليرايد الكادميوم ( )0.302gm( مقدارھا طة الماء المقطر والكحول اعن سطح االرضيات الزجاجية التي تم تنظيفھا بوس )15cm( ) الذي يبعدMo( المولبيديوم APPASAMY ASSOCIATES( النوع من )Ultra sound( جھاز الموجات فوق السمعية مخدااالثيلي باست ULTRA HYGIENIC EQUIPMENT () من مادة النحاس لتحقيق % 1,3,5.وكذلك وضعت كتلة مقدارھا ( Edward Coting Unit(نوع في منظومة الترسيب) Co .evaporationالنسبة المطلوبة في عملية ترسيب مزدوج ( .) nm/Sec 2.5( ترسيب ) وبمعدل 306 القياسات- .[9] -:ا للمعادلةباستخدام الطريقة الوزنية طبق ده بالنحاسوبعالتشويب قيس سمك األغشية المحضرة قبل t =(m/a.ρ)………………………………...………(1) مساحة ) 2a cm.( كثافة مادة الغشاء, ) gm.cm ρ-3كتلة الغشاء,( ) .m gmيمثل سمك الغشاء,( ) .t cm( إذ 10-4 مقدارھا ( ) بحساسيه Precisa XB 220Aان عملية ايجاد كتلة الغشاء تمت باستخدام ميزان من النوع ( الغشاء. gm. (0 جھاز الحيود خدماست ھاوبعدالتشويب ولتحديد طبيعة التركيب البلوري لألغشية المحضرة قيد الدراسة قبل عملية 217 | Physics 2014) عام 3العدد ( 27مجلة إبن الھيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية المجلد Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 27 (3) 2014 باستعمال مصدر النحاس ) SHIMADZU Japan XRD 6000( عمن النو )X-ray diffractionلألشعة السينية ( )CuKα تية :) بالمواصفات اال- ) ̊Source CuKα radiation of wavelength (λ =1.54062 A - - Current=20 mA Voltage=4KV - - Scanning Speed =5 cm/min .[9] :) من المعادلة a,d,hklالمعامالت والثوابت ( ت) ومنھا حسب 2θر قيمة زاوية براك (الذي يسجل الشده دالة لتغي 2dsinθ = nλ … ……… … …. … . ……………..(2) .[10]:) فيمكن ان نجده من المعادلة aالشبيكة () المسافة بين السطوح اما قيمة ثابت d( ) مرتبة االنعكاس, nتمثل ( إذ ………………………………….(3) 1/2)2+l2+k2a = d (h .[11]: ) فيحسب بمعادله شيرر Dاما الحجم الحبيبي ( ) معامالت ملر. h,k,lتمثل ( إذ .............(4) Cosθ……………………..……1λ/B1D = K ) G.Sسيكون الحجم الحبيبي ( ) اذن FWHM) يساوى ( 1B), ( 0.9) معامل يأخذ القيمة ( 1k) زاوية الحيود, (θ( إذ .[11] :وفق المعادلة ……………………………(5) Cosθ(FWHM)G.S=(0.9)λ/B .[12] :) فإنھا تعطى بالعالقةδكثافة االنخالعات (اما …………………………………………..(6) 2δ =1/(G.S) .[12] :) من العالقة ONثم نجد عدد الذرات في وحدة المساحة ( ………………………………………..(7) 3= t/(G.S)O N تم قياس طيف النفاذية هوبعد ولتحديد الخواص البصرية لألغشية المحضرة قبل التلدين. ) سمك الغشاءt cm( إذ ) ,إذ 300-1100( nmوضمن المدى ) UV-Spectrophotometer 1800( : زواالمتصاصية باستخدام جھا ) مقابل كل طول α) بعد حساب معامل االمتصاص (optgE( استخدم طيف االمتصاص لحساب فجوة الطاقة البصرية .[13] :موجي بالمعادلة Α = 2.303(A/t)………………………………...……(8) . [10] :وفق المعادلةعلى الموجي وذلك اما طاقة الفوتون الساقط فيمكن حسابھا دالة للطول0) االمتصاصيه Aتمثل ( إذ E (ev) = 1240/λ…………………………………… (9) .[9] :فجوة الطاقة من معادلة تاوس تعدھا تم حسبب …………………………….…….(10) r )optEg-(αhv) = B(hv على نوع االنتقال البصريتعتمد ) rثابت تناسب كثافة الحاالت في حزمة التكافؤ والتوصيل ,اما قيمة الثابت ( B إذ الثوابت تحسبو . لالنتقاالت غير المباشرة 2,3لالنتقاالت المباشرة والقيم 1/2,3/2 القيممسموح او غير مسموح فيأخذ ) بجزأيه الحقيقي والخيالي لمدى Є) وثابت العزل الكھربائي ( K) ومعامل الخمود ( nالبصرية مثل معامل االنكسار ( .[14] :ن المعادلة) م nيمكن ان نجد معامل االنكسار ( . ) nm(1100-300ي الطول الموج R)}……….(11) -+{(1+R)/(11/2+1)]2(K-}2R))-n = [{(1+R)/(1 .[13] :وفق المعادلة على ) يمثل االنعكاسية التي تحسب R( علما ان R =1-T-A ……………………………………………..(12) )T( [13] :النفاذية ونجدھا من المعادلة تمثل. …………………………….…………….(13) (A) -T =10 .[15] :تية) يعطى بالعالقة االα) فعالقته مع معامل االمتصاص (Kاما معامل الخمود ( K = αλ/4π ………………………….…………………(14) .[12]:) فيعطى بالعالقة Єثابت العزل الكھربائي (ى لابة اما بالنس ………………………………...……………..(15) iiЄ-rЄ = Є .[14] :) الجزء الحقيقي لثابت العزل الكھربائي ونجده بالعالقة rЄ( إذ 16) ………………………………..…………….( 2K-2= n rЄ .[14] :) فيمثل الجزء الخيالي لثابت العزل الكھربائي ونجده بالعالقةiЄاما ( = 2nK ………………………………………………..(17) iЄ 218 | Physics 2014) عام 3العدد ( 27مجلة إبن الھيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية المجلد Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 27 (3) 2014 النتائج والمناقشة البحوث والدراسات المنشورة بھذا المجال نوجز االتي:من خالل النتائج التي تم الحصول عليھا ومقارنتھا مع الخواص التركيبية- أن جميع أغشية ) 1) والمبينة بالشكل ( X-ray Diffractionأظھرت نتائج الفحص بتقنيـة حيود األشعـة السينية ( ) ومـن Polycrystallineبـلور ( تيليرايد الكادميوم المحّضرة ( النقي منھا والمشوب) كـانت ذو تركـيب بلوري متعـدد الت ] وكـان المميز والسائد 311] , [220] , [111) مـع نمو ذري بثالثة اتجـاھـات بلوريـة ھـي [Cubicالـنوع المكعـب ( ] ولجميع األغشية المحّضرة , وھذا يتفق مع ما جاء في 111منـھا (تبعا ً لطريقة الترسيب المعمول بھا ) في االتجاه [ ) وزوايا hkld] . وعند مقارنـة النتـائج التي تم التوصل اليھا مـن فسح السطوح ( [16] والدراسات 5,6المنشورة [البحوث الحيود البلوري المقابلـة لمواقع القمم المميزة لنماذج األغشية المحضرة مع ما جاء من القيم الواردة في البطاقة المرقمة ) ASTM( Testing Materials " American Standard Forلمواد ") للمؤسسة األميركية لفحص ا 15-0770( ) ,كما تبيّن أيضاً من نتائج حيود األشعــة 1) , نجد أن النتائج كانت ذو تطابق جيد , كما مبيـن في الجدول (2الشكل ( ) , ويتجلى CdTeية النقيـة (السينيـة التـأثير الواضح لنسب التشويب المستعملة على طبيعـة التركيب البـلوري لمادة األغش ) المُحّضر بصورتِه النقيـة والمشوبة, CdTeذلك بوضوح مـن خالل مالحظة أنموذج حيود األشعة السينية لغشاء المادة ( إذ يتبين أن القمــم ) , 5 ,3 ,1 ( %) , ومقارنتـِه بنماذج حيود األشعـة السينيـة لنسب الـتشويب المستعملة 1الشكل ( ولألغشيــة المحّضرة المشوبة وھذا يؤكـد أن [311],[220]قد تأثرت بالتشويب فقلت شدة القمم عند التوجه المميزة أما .[17]محددة ادى الى زيادة تبلور مادة الغشاء اي ادى الى تحسن التركيب البلوري وھذا يوافقإضافــة الشوائب بنسب ) 1تشويب المستعملة تأثيراً ظاھراً في ذلك , إذ يتبين من مالحظة الجدول (بالنسبة إلى مواقع القمم المميزة فقد كان لنسب ال ) لمادة األغشية المحضرة بعد عمليـة التشويب عنھا قبل التشويب ولمرتبة (2θأن ھناك إزاحة قليلة جدا في مواقع القمم فكرة حصول انفعـال (إجھاد) داخل التركيب عشرية ثانية بعد الفاصلـة , يمكن تفسير ھذه ِ اإلزاحـة القليلة باالعتماد علـى البلوري ناشـئ عن دخول ذرات الشائبـة فـي المـادة المشابـة واحتاللھــا مواقعـا ً في التركيب البلوري لھـا األمـر الذي يؤثر اختالف في ) وھذا يعني ان التشويب قد ادى الى 2θ) ومن ثم علـى زوايا الحيود ( hkl dفي المسافة بين فسح السطوح ( ] بدأت بالتزايد 111) يتبين كيف أن شدة القمة األولى ذات االتجاھيـة المميزة [1التركيب البلوري . وبالرجوع إلى الشكل ( , ويعزا السبب في ذلك إلـى أن درجة تبلور مادة الغشاء قد [18]التدريجي بزيـادة نسب التـشويب المأخـوذة وھذا يناقض ب , والى أن ذرات المادة الشائبة عملت على تكوين مستويات ذرية خاصة بھا داخل شبيكة زادت بزيـادة نسب التشوي البلورة للمادة المشابة , ومن ثم فأن المسـتويات الذرية لكـل من ذرات المادة الشائبة والمادة المشابة سوف تعمل على عكس شدة القمم الظاھرة في الطيف . األشعة السينية الساقطة عليھا بشدة اكثر , وھذا يسبب ارتفاعا في ) ثم 5) للنمــاذج المحّضرة مـن األغشيـة وذلك بــاستعمال معادلـة شرر (Grain Size حسـب معدل الحـجم الحبيبي ( ) في األغشية المحّضرة وذلك باالستعانة بنتائج حيود 0N) وعدد الطبقات البلورية المتكونة (δحساب كثافة االنخالعات ( ) على التـوالي , ووجـد أن الحجم الحبيبي يتزايد عنـد زيادة 7) , (6األشعـة السينيـة للنماذج المحّضرة وباعتماد المعادلتين ( , وھذا يتناقض مع نتائج البحث 66.522nm)) وھي (3نـسب التشويب حتى يبلغ أعلى قيمة له عند التشويب بنسبة (٪ يعزا السبب في ذلك إلـى أن عمليـة التشويب ادت الى اضافة ذرات الى التركيب ) .2كما مبين ذلك في الجدول ( [18] البلوري مما سبب تقليل بنسبة الحدود البلورية ومن ثم ھذا يؤدي إلى حجم حبيبي نھائي أكبر فضال ًعن أن الشوائب عند حساب معدل الحجم الحبيبي المضافة تعمـل حواجزا لنمـو الحبيبات داخل التركيب البلوري , وھذا مـا تم مالحظتهُ ) أن معدل الحجم الحبيبي 2) , إذ يالحظ مـن الجدول (3لنماذج أغشية تيليرايد الكادميوم المشوبة بالنحاس بنسبة تشويب (٪ في الوقـت الذي تـتناقص فيـه ). %5لألغشية المشوبة يكون في تزايد مستمر بزيادة نسب التشويب ثم يقل قليال عند النسبة ( تبعاً لمعادلة شيرر, ثم تبدا )%3) لتبلغ اقل عرض لھا عند النسبة (FWHMقيـم عرض المنحنـي عند منتصف الشدة ( ) قد 5األمر الذي يبـين أن الخصائـص التركيبية للغـشاء المـشوب بالنحاس بنسبـة تشويب (٪) %5بالتزايد عند النسبة ( .[12]مع توقفت عن التحسن عند ھذه النسبة وھذا يتوافق الخواص البصرية- أن لدراسـة طيفي االمتصاصية والنفاذية جل الفائدة العملية التطبيقية التي يمكن من خاللھا استخدام مادة الغشاء المحّضر له . تعتمد االمتصاصيـة علـى طاقـة الفـوتـونات الساقـطــة على المادة وعلـى نوع المـادة وطبيعة تركيبھا - nm)300. وقـد أجريت جـميع قيـاسات طيـفـي االمتصاصية والنفـاذيـة ضمـن مــدى األطـوال الموجيــة [5]البلوري ) طـيف االمتصاصيـة دالـة لطاقة الفوتون (3) ولجميع األغشية المحّضرة بنوعيھا النقي والمشوب . يوضح الشكل 1100 بـالنحاس, إذ يتبين من الشكل أن امتصاصيـة األغشيــة المـحّضرة الساقط ألغشيـة تيليرايد الكادميوم النقية والمشوبـة بشكل عـام بالزيـادة التدريجيـة مع زيادة طاقة الفوتونات الضوئية الساقطة (نقصان في الطول بنوعيھـا النقي والمشوب تبـدأ مسـاوية بقيمتھـا أو أكبر مـن قيمـة الموجي) وھذه الزيادة تكون بسرعة عنـدما تكون طـاقـة الفـوتونات الضوئـية الساقطـة فجـوة الطـاقـة البصريـة لألغشيـة المحّضرة كـافة مـما يدل علـى حدوث االنتقاالت االلكترونية المباشرة ويكـون ذلك عـادة ً عند الطول الموجي المقابل لحافة االمتصـاص األساسيـة أو مـا يسمى بطول موجـة القطـع الذي يكـون لـغشاء بزيادة –) ويـأخذ بالزيـادة التدريجية بنقصـان قيمة فجوة الطاقة البصرية nm 800ليرايد الكـادميوم النقي مسـاويا ً إلى (تي 219 | Physics 2014) عام 3العدد ( 27مجلة إبن الھيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية المجلد Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 27 (3) 2014 )1,3( بزيادة نسب التشويب المستعملـة ٪ أن االمتصاصيـة تـتـزايد بـشكل ملحوظ) 3يـتبـين من الشكـل ( -نسب التشويب وھذا يوافق )800 -1100(nmوالسيما في منطقة األشعة تحت الحمراء والقريبة منھا ) 5وتبدأ بالتناقص عند النسبة %( زيادة كثافة المستويات الموضعيـة التـي كونتھـا ذرات المـادة الشائبة فـي المـادة المشابة مـا بين عزا إلـى, وھذا يُ [12] تقال االلكترونات الماصة للفوتونات ذات الطاقات األقل من الن المستويات سلما ًحزمتي التكافؤ والتوصيل , إذ تعمل ھذه ِ قيمة فجوة الطاقة البصرية لألغشية المحّضرة ومن ثم حدوث االمتصاص لھا مما يدل على ان التشويب قد ادى تحسين ادميوم المشوبـة التركيب البلوري بتقليل فجوة الطاقة البصرية فقلت بذلك النفاذية البصرية. سجلت أغشيـة تيليرايد الكـ مع امتصاصية بقية األغشية المحّضرة , ) في الدراسـة التي أجريت أعلى امتصاصيـة مقارنة 3ً٪بالنحاس بنسبـة تشويب ( ) لمديات األطوال الموجيـة الواقعـة ضمن المنطقـة 100-80( ٪النسبـة من التشويب بيـن إذ بـلغت االمتصاصيـة لـھـذه ِ أوطأ نفاذيـة مستحصلـة للنسبـة نفسھا مـن ) وھذا ما قابلـهُ nm )400 - 800الكھرومغناطيسي المرئيـة مـن الطيف النفاذية دالة ) طيف 4لطيف االمتصاصيـة , إذ يوضح الشكل ( معـاكس بسلوكـهِ بأنـهُ يمتـاز طيف النفاذية .التشويب , ة والمشوبـة بالنحاس, إذ يتبين من الشكل أن النفاذيـة تـبدأ بشكل لطاقة الفوتونات الساقطة ألغشيـة تيليرايد الكـادميوم النقيـ عـام بالظھور عنـد الطول الموجي الذي يمثل الحد الفاصل بين امتصاصيـة مـادة الغشاء ونفاذيتھا أو ما يسمى بطول موجة ھرومغناطيسي الساقط على مادة القطع , ومن ثم تزداد النفاذية بـصورة عـامـة بزيـــادة الطــول المـوجـي لإلشعاع الك الغشاء, أي عند األطوال الموجية ذات الطاقات الواطئـة وغير المؤدية لحدوث عملية االمتصاص البصري بطريقة أو الزيادة سرعان مـا تبدأ بالتنـاقص التـدريجي بزيـادة نسـب التشـويب المأخوذة , بسبب ذرات الشوائب وما بأخرى . وأن ھذهِ ـن تكــوين مستويـات موضعيـة ضمن فجوة الطاقة المحظورة ما بين حزمتي التكافؤ والتوصيل ضمن التركيب يرافقھـا م البلوري لمادة الغشاء ومن ثم زيـادة االمتصاصية ونقصان في النفاذية . إذ أن طـيف النفاذيـة لألغشيـة المحّضرة كافة يكون ـة ضمن المنـطقـة المـرئيـة من الطـيف الكھـرومغناطيسي والسيـما تلك التي في أدنى قيمة له عند األطـوال الموجية الواقـع , وھـذا يعزا إلـى أن االمتصاصيـة تكـون فـي أوجـھا عـند األطوال الموجـية ذات الطاقات المساويـة ) cut off λ<λ(تحقـق واألكـبر من قيمـة فجوة الطاقـة البصريـة لألغشية المحضرة كافة التي تحقق شرط حدوث عملية االمتصاص البصري ي ذلك ھو ان الفوتونات التي تزيد طاقتھا عن قيمة فجوة والسبب ف[5]. ومن ثم االنتقال الذاتي لإللكترونات وھذا يوافق ) 5الطاقة تقلل من قيمة معامل االمتصاص والذي يقل بدوره ايضا عند ازدياد نسبة التشويب وكما ھو واضح من الشكل ( قاالت ) وھذا يعني احتمالية حصول االنتα < 410الذي يبين ان جميع االغشية المحضرة تمتلك قيم معامل امتصاص ( ) من معادلة تاوس المعادلة optEg. وحسبت قيم فجوة الطاقة البصرية (  [6,17]المباشرة .وھذا ما يتفق مع الدراسات ) من خالل رسم CdTe) التي استخدمت إليجاد نوع االنتقال البصري المباشر المسموح ألغشية تيليرايد الكادميوم (10( ) يتم منھا α=0) واختيار الجزء المستقيم الذي يقطع محور السينات عند (νhالفوتون () مقابل طاقة ν h α( 2العالقة بين ) تغير قيم فجوة الطاقة البصرية دالة 3). يبين الجدول (6) وكما مبين بالشكل (tpoEgتحديد قيمة فجوة الطاقة البصرية ( ) بزيادة نسبة التشويب ولكنھا 1.43eV) الى ( eV1.56) تقل من ( optEgلتغير نسب التشويب إذ يتبين ان فجوة الطاقة ( ) ويعزى السبب في ذلك الى ان عملية التشويب تعمل على اضافة مستويات 1.57eV) الى (%5تزداد عند النسبة ( موضعية بين حزمتي التكافؤ والتوصيل تقلل من قيمة عرض فجوة الطاقة الذي يؤدي الى تغيير في التركيب البلوري لمادة ( nm) يبين تغير قيم معامل االنكسار مقابل تغير طاقة الفوتونات الساقطة ضمن مدى الطول الموجي 7ء . الشكل (الغشا ) دالة لتغير نسب التشويب. فمن خالل ھذا الشكل يمكن مالحظة ان معامل االنكسار يقل بزيادة نسبة التشويب 300-1100 ذلك الى ان عملية التشويب ادت الى اضافة ذرات الشائبة ضمن . ويعزى السبب في [12,19]وھذا يتوافق مع البحوث ) مما ادى الى اضافة مستويات جديدة تقوم على عكس األشعة الساقطة بكمية اكثر مما CdTeالتركيب البلوري ألغشية ( ا بالنسبة لتغير قيم ) .ام7) والشكل (3يزيد من شدة األشعة المنعكسة ومن ثم تقليل معامل االنكسار وكما مبين بالجدول ( ) مع تغير طاقة الفوتونات الساقطة ولنسب التشويب المختلفة يمكن ان نالحظ من CdTe)ألغشية (Kمعامل الخمود ( ) ان قيم معامل الخمود تقل بزيادة نسب التشويب وھذا السلوك مشابه لسلوك معامل االمتصاص ولالسباب 8الشكل ( ) ان معامل الخمود يأخذ اقل قيمة له عند 8إذ يالحظ من الشكل( .[12,19]مع البحوث المذكورة انفسھا سابقا ويتوافق ) تغير قيم ثابت 10), والشكل (9الطول الموجي المقابل لقيمة فجوة الطاقة ولجميع نسب التشويب المستعملة . يبين الشكل ( والخيالي على التوالي دالة لتغير نسب التشويب . ) بجزئية الحقيقيCdTeالعزل الكھربائي مع تغير طاقة الفوتون ألغشية ( ) تقل بزيادة نسب التشويب وذلك ألن تغير قيم ثابت العزل الكھربائي الحقيقي تعتمد rЄ) ان قيم (9نالحظ من الشكل ( ذ يقل ) ايضا إ10بشكل اساسي على حساب معامل االنكسار الذي يقل بزيادة نسبة التشويب . وھذا ما نالحظه من الشكل ( بجزئه الخيالي مع زيادة نسبة التشويب ألن قيمته ترتبط بقيم معامل الخمود التي ترتبط بدورھا ) iЄ(ثابت العزل الكھربائي ) CdTe) قيم الثوابت البصرية ألغشية (3. ويبين لنا الجدول ([12,19]بقيم معامل االمتصاص وھذا يتوافق مع المصادر ).nm )600قبل عملية التشويب وبعدھا بالنسب المذكورة سابقا وعند الطول الموجي االستنتاجات , انما ظھر [111]) المتعدد التبلور باالتجاه السائد CdTeلم تؤثر شائبة النحاس في طبيعة التركيب البلوري ألغشية ( – 1 التي أثرت عكسيا %5فسبب تحسن التركيب البلوري عدا النسبة تأثيره بمواقع القمم وشدتھا بنسبه المختلفة بشكل محدود 220 | Physics 2014) عام 3العدد ( 27مجلة إبن الھيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية المجلد Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 27 (3) 2014 ) بسبب حدوث انتقاالت مباشرة cm4 α >10-1جميع األغشية النقية والمشوبة تمتلك معامل امتصاص عال ( – 2 لألطوال الموجية الواقعة في المنطقة %(100-80)بلغت %3اعلى امتصاصية سجلتھا األغشية المشوبة بنسبة – 3 ,لذلك يستعمل الغشاء المحضر بمثل ھذه الطريقة و بنسبة التشويب نفسھا من النحاس لتصنيع nm(800-400)المرئية ثنائي ضوئي كاشف لإلشارة البصرية في منظومات االتصاالت يعمل في المنطقة المرئية من الطيف الكھرومغناطيسي لخاليا الشمسية المجھزة للقدرة .وكذلك في صناعة ا , لذا يمكن استعمال األغشية المحضرة في مثل ھذه %5) تقل بزيادة نسب التشويب عدا النسبة CdTeنفاذية أغشية ( – 4 الظروف شبابيك للمركبات والطائرات ونوافذا لألشعة تحت الحمراء والكواشف ضمن منطقة القريبة من الطيف المرئي فعندھا زادت قيمة فجوة الطاقة %5 طاقة البصرية لألغشية المحضرة بزيادة نسبة التشويب عدا نسبةقلت فجوة ال– 5 فيدلل ذلك على تردي الخواص التركيبية والبصرية عند ھذه النسبة. بت وكذلك الحال بالنسبة الى ثا %5,اما اقل معامل خمود فكان عند النسبة %3اقل معامل انكسار نتج عند النسبة – 6 . العزل الكھربائي المصادر 1- Niraula, M. ; Yasuda, K. ; Ishiguro, T. ; Kawachi, Y. ; Morishita, H. ; and Agatu, Y.(2003),METAL-ORGANIC vapor-phase Epitaxy Growth and characterization of thick CdTe layers on (100)GaAs(100)GaAs/Si substrates, JOURNAL OF ELECTRIC MATERIALS,32,7,728-732 2- Lovergin,hbujnnnnujs, N.; Prete, P.; Topfer l.; Marzo F.; and Maximum, A.M. (2005), Hydrogen Transport Vapor Growth and properties of thick CdTe Epilayers for x-ray Detector ,Application Crystres Technol,140,10-11 3- Neretina ,S.; Zhang Q.; hughes r.a.; Bitten J.F.; Sochinsk II N.V. ; Preston, J.S. and Mascher, P. (2006),The role of lattice Mismatch in the Deposition of CdTe Thin film, Journal of Electric Materials, 35, 6 4- Pdop, C.; Mora-Sero I.; Manuera C.; Garia de Andres J.; Munoz-Sanjose V.; and Ocal, C. (2006), Twin coarsening in CdTe(111)film Grown on GaAs(100),Acta material ,54 , 4285- 4291 5- Zengir, B.; Bayhan, M. and Kavasoglu, S. (2006) ,Optical Absorption in Polycrystalline CdTe Thin Films, Journal of Arts and Science Sayi: 5, Mayis . 6- Babkair, S.S. (2010) Charge Transport Mechanisms and Device Parameters of CdS/CdTe Solar Cells Fabricated by Thermal Evaporation, Sci. , 22( 1)21-33 . 7- Sree Harsha, K.S. (2006),Principles of physical Vapor Deposition of thin films ,science Pirect"1st Edition . 8- Kobayashi, M. and anerg, Z. (1956 ),Chem.Abstr, (69),1911, pp1-6 Alloy with 52-97.3 at Te % were analyz, 50,16250(face diagram) 9- Kittel, C. (1986), Introduction of solid state physics John Wiley and sons, 5th Edition. 10- Yousif, M.G.,(1989) ,solid state physics,1,book University of Baghdad 11- Powlowski, L. (2007) ,The Science and Engineering of Thermal Spray coating , John Wiley and sons"2nd Edition, France, book. 12- Ali, S.M. (2011),Studies Structure and optical properties of CdTe thin films dopant of Zn, Baghdad University, ماجستيرة رسال 13- Pankove, J.I. (1971),Optical processes in Semiconductors, Prentice-Hall New Jersey,6,11. 14- Dresselhous, M.S. (1998) ,Optical Properties of solids ,Part II ,book,Mc Graw-Hill, New York 15- Scholz, F. (2009),Compound Semiconductors,1st,book, England , John Wiley & Sons Ltd 16- Saha ,S. ; Pal, U. ; Sanataray, B. K. and Chanduri, A. K. (2009), Thin solid Films 164 , 289-296, ة ماجستير، كليةرسال Zn" الرقيقة المشوبة بـ CdTeالخواص االلكتروبصرية الغشية ) 2008م محمد,(ھناء ابراھي17- ،جامعة بغداد.الھيثم -التربية /ابن 221 | Physics 2014) عام 3العدد ( 27مجلة إبن الھيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية المجلد Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 27 (3) 2014 18- Jin Li; Yang Linyu; Jian Jikang; Zou Hua,and Sun Yanfei,(2008),Effects of Sn-doping on morphology and optical properties of CdTe polycrystalline Films ,Journal of Semiconductors ,30,11 19- Mohammed, F.Y. (2009) Characterization Of CdTe/GaAs Heterojunction, Ph.D. ,Thesis, College of Science ,University of Baghdad . ): مقارنة نتائج حيود األشعة السينية لنماذج األغشية النقية والمشوبة مع معلومات بطاقة 1جدول رقم ( )ASTM 0770-15) المرقمة ) : النتائج المستحصلة من حيود األشعة السينية لألغشية النقية والمشوبة 2جدول رقم ( )600( nm) الطول الموجي 1,3,5) : قيم الثوابت البصرية لألغشية النقية والمشوبة بالنسب % (3جدول رقم ( a(Å) Observed a(Å) )ASTM(  d(Å) Observed  d(Å) )ASTM(  2θ Observed 2θ )ASTM(  Sample     6.4795 6.4721 6.4794 6.481  3.740  2.288  1.953  3.741  2.291  1.954  23.763  39.340  46.440  23.758  39.311  46.433  pure  6.4804 6.4721 6.4794 6.481  3.741  2.288  1.953  3.741  2.291  1.954  23.760  39.340  46.440  23.758  39.311  49.433  1%Cu    6.4697 6.4848 6.4741 6.481  3.735  2.292  1.952  3.741  2.291  1.954  23.800  39.260  46.480  23.758  39.311  46.433  3%Cu  6.4804 6.4721 6.4794 6.481  3.741 2.288  1.953  3.741 2.291  1.954  23.760  39.340  46.440  23.758  39.311  46.433  5%Cu  FWHM deg)( 1510∗O N )3‐m( 15  10∗δ )2‐m( G.S   (nm)  sample  t  (nm)  no  0.2687 12.764 0.611 38.322 pure 450 1  0.2654 10.900 0.491 45.113 1%Cu 450 2  0.2597 3.660 0.238 64.877 3%Cu 450 3  0.2599 8.450 0.415 49.096 5%Cu 450 4  Єi         Єr       K        n        /cm4αˣ10 Eg (eV)  Sample      0.662    6.9760.184  2.844 3.234   1.55     pure       469    .0  6.798 0.108   2.609 2.162    1.52     Cu 1%     539    .0 6.862 0.153   2.740 2.861   1.43     Cu 3%     293    .0 6.264    0.058   2.503    1.225   1.57     Cu 5%     222 | Physics 2014) عام 3العدد ( 27مجلة إبن الھيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية المجلد Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 27 (3) 2014 ) 1,3,5لألغشية النقية والمشوبة بالنسب % ( ) : نماذج حيود األشعة السينية1شكل رقم ( 0770-15) المرقمة ASTM) : بطاقة المعلومات ( 2شكل رقم ( 0 150 300 450 600 750 900 1050 1200 1350 1500 1650 1800 1950 2100 2250 2400 2550 2700 20.00 25.50 31.00 36.50 42.00 47.50 53.00 58.50 In te n si ty 2ϴ pure Cu1% Cu 3% Cu 5% 223 | Physics 2014) عام 3العدد ( 27مجلة إبن الھيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية المجلد Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 27 (3) 2014 ) : تغير االمتصاصية مع طاقة الفوتون الساقط دالة لتغير نسب التشويب 3شكل رقم ( ) : تغير النفاذية مع طاقة الفوتونات الساقطة دالة لتغير نسب التشويب 4شكل رقم ( ) : تغير قيم معامل االمتصاص مع طاقة الفوتونات الساقطة دالة لنسب التشويب5شكل رقم ( 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 1.1 1.6 2.1 A b so rp a n ce hv eV pure CU 1% Cu 3 % Cu 5 % 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1.3 1.8 2.3 2.8 3.3 T % hv eV pure Cu 1% Cu 3% Cu 5% 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 1.1 1.35 1.6 1.85 2.1 2.35 2.6 α * 1 0 ^ 4  c m hv eV pure Cu 1 % Cu 3 % Cu 5 % 224 | Physics 2014) عام 3العدد ( 27مجلة إبن الھيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية المجلد Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 27 (3) 2014 .. طاقة الفوتون دالة لنسب التشويب (αhv)2) : تغير 6شكل رقم ( ) : تغير معامل االنكسار مع طاقة الفوتونات الساقطة دالة لتغير نسب التشويب 7شكل رقم ( ): تغير معامل الخمود مع طاقة الفوتونات الساقطة دالة لتغير نسب التشويب 8شكل رقم ( 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 ( 1‐ cm 2   h v )^ α hv eV Cu 1% Cu 3% Cu 5 % pur 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 1.1 1.35 1.6 1.85 2.1 R e fe ra ct iv e  I n d e x  n o hv eV pure Cu 1 % Cu 3 % Cu 5 % 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 1.1 1.6 2.1 2.6 3.1 E x ti n ct io n  c o e ff ic in t  K o hv eV pure Cu 1% Cu 3% Cu 5% 225 | Physics 2014) عام 3العدد ( 27مجلة إبن الھيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية المجلد Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 27 (3) 2014 الجزء الحقيقي من ثابت العزل الكھربائي مع طاقة الفوتون الساقط دالة لتغير نسب التشويب ) :تغير9شكل رقم( ) : تغير الجزء الخيالي من ثابت العزل الكھربائي مع طاقة الفوتون الساقط دالة لتغير نسب التشويب10شكل رقم ( 1 2 3 4 5 6 7 1.1 1.35 1.6 1.85 2.1 Є r hv eV pure Cu 1 % Cu 3 % Cu 5 % 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 1.1 1.33 1.56 1.79 2.02 Є i hv eV pure Cu 1 % Cu 3 % Cu 5 % 226 | Physics 2014) عام 3العدد ( 27مجلة إبن الھيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية المجلد Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 27 (3) 2014 Effect of Doping Cu on the Structural and Optical Properties of (CdTe) Thin Films Samir A.Maki Bushra K.Hasson Salam H.Feyad Dept. of physics/ College of Education For Pure Science (Ibn Al-Haitham)/ University of Baghdad Received in:5May2014 , Accepted in:22June2014   Abstract In this research we studied the structural and optical properties of (CdTe) thin films which have been prepared by thermal evaporation deposition method on the glass substrate at R.T with thickness (450  25) nm., as a function of doping ratio with copper element in (1,3,5) % rate .The structure measurement by X-ray diffraction (XRD) analyses shows that the single phase of (CdTe) with polycrystalline structure with a preferred orientation [111]. The optical measurement shows that the (CdTe) films have a direct energy gap, and they decrease with the increase of doping ratio reaching to 5% . The optical constants are investigated and calculated, such as absorption coefficient (α), refractive index (n) , extinction coefficient (k) and the dielectric constants (Є) with both parts real and imaginary for the wavelengths in the range (300-1100) nm, before and after doping processes. Keywords: Cadmium Telluride (CdTe), Optical properties, Structural properties, Thermal evaporation ,Thin films, doping