@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹1a26@@ÖÜ»€a@I2@‚b«@H2013 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 26 (2) 2013 دراسة الخواص التركیبیة والبصریة الغشیة اوكسید الكادمیوم المحضرة بطریقة تبخیر الحراري في الفراغ ال سمیر عطا مكي زینب صباح عبد الرضا جامعة بغداد/ (ابن الھیثم ) للعلوم الصرفة ةالتربی ةكلی /الفیزیاء علوم قسم 2012ایلول 12، قبل البحث في :2012حزیران 24استلم البحث في : الخالصة ) بطریقة التبخیر الحراري في الفراغ CdOالخواص التركیبیة والبصریة لغشاء اوكسید الكادمیوم النقي (ت درس ) وزمن 20nm±300) وسمك (300Kحرارة الغرفة ( بترسیب معدن الكادمیوم النقي على قواعد من الزجاج بدرجة ) مدة ساعة واحدة لوجود الھواء673k) المحضر بدرجة حرارة (Cd) وتم اكسدة غشاء الكادمیوم (1.25secترسیب ( دالة لمعامل االمتصاص والنفاذیة واالنعكاسیة لالنتقاالت االلكترونیة المباشرة(المسموحة) فجوة الطاقة البصریة وحسبت ) .1100nm-300خالل تسجیل طیف االمتصاصیة والنفاذیة للغشاء المحضر ضمن االطوال الموجیة ( من ) ، تقنیة الفراغ ، خواص التركیبیة والبصریة .CdOاوكسید الكادمیوم (: كلمات مفتاحیةال 95 | Physics @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹1a26@@ÖÜ»€a@I2@‚b«@H2013 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 26 (2) 2013 المقدمة (صناعیاً) من التسخین الشدید لعنصر ھیمكن الحصول علیمن المركبات الالعضویة التي اوكسید الكادمیوم یعد ) اما مختبریاً فیتم تحضیر بأكسدة بخار الكادمیوم هالكادمیوم النقي في الھواء وبدرجة حرارة معینة (دون درجة انصھار الحوامض وامالح النشادر في حین تنعدم على الذوبان في قابلیھ لھ [1,2]المترسب بوجود الھواء في افران خاصة الذوبان في الماء او القواعد . علىھقابلیت لون بني او والتركیبیة البلوریة بانھا ذھیئتھ یمتلك اوكسید الكادمیوم صیغتین تركیبیتین ھما البلوریة والعشوائیة تمتاز طبیعة تركیبة البلوریة فیمتاز بانھ ذو تركیب بلوري مكعب اما [3]التركیبیة العشوائیة بانھا عدیمة اللون ھیئتھ ،یمتاز باحمر )Cubic) متمركز الوجوه (Fcc(ھمشاب) ة لتركیب بلورة كلورید الصودیومNacl ([4] وھذا یعني ان خلیة الوحدة احدھما االعتیادیة الواحدة لبلورة المركب تحتوي اربع نقاط شبیكة یرافق كل نقطة من نقاط الشبیة اساس مكون من ایونین ) وبذلك تضم خلیة الوحدة الواحدة اربعة ایونات O-2واالخر ایون االوكسجین السالب( ،)Cd+2ایون الكادمیوم الموجب ( تحتل ایونات الكادمیوم الموجبة . من اوكسید الكادمیوم الكادمیوم موجبة اربعة ایونات اوكسجین سالبة اي اربع جزیئات في حین تحتل ایونات االوكسجین السالبة مركز الخلیة المكعبة ، اوجھھا الستة اً لخلیة المكعبة الثمانیة ومراكز اً سؤور عشر على ھذا االساس فأن كل ایون یكون بستة ایونات مخالفة لھ وتعد جاراً اول لذلك االیون يومنتصفات اضالعھا االثن [5] . بسبب فراغات االوكسجینیة n-Type ([6]موصلة من النوع ( ھیعد مادة شباما تصنیف المركب في اشباه الموصالت ف )Oxygen Vacancies ن عدم التوافق الجزیئي لمكونات المركب (م) الناتجةNon-Stoichio metric conpound([7,8] وینتمي اوكسید الكادمیوم الى المجموعة الثانیة– ) السادسةII-VIفجوة ي) من الجدول الدوري ذ .) 300k) عند درجة حرارة الغرفة (2.6ev-2.16تتراوح قیمتھا (طاقة الجزء العملي اسخدام قواعد من الزجاج بأبعاد )وذلك بCdOلحصول على غشاء (طریقة التبخیر الحراري في الفراغ تاستخدم )2.5*1.5cm قواعد النظفت ) دقیقة 15مدة (الجاري قواعد الزجاج بالماء نظفت الغشاء) قبل البدء بعملیة الترسیب ) دقیقة 15مدة ((99.99)االثیلي عالي النقاوة الكحولبملوءمال) ultrasonicفي جھاز الموجات فوق الصوتیة ( یةالزجاج كان ، إذتكون جاھزة لالستعمال في منظومة التبخیر الحراري في الفراغ ،إذ بورق التنظیف جففت وقواعد الزجاج التخرجأ الــتــرسیب ) بزمن20nm±300لتحضیر الغشاء بسمك ( )300k)عند درجة حرارة الغرفة (Cd(معدنناتج الترسیب ل )1,25 sec) بعد اكسدة الغشاء المترسب (5-10×7,5)وضغط (Cd673في الفرن بدرجة حرارة ( ھ)ووضعk بوجود( الفحوصاتأجریت الخواص التركیبیة والبصریة لقد )ولدراسةCdOھو (ھ من الغشاء الذي تم الحصول علیلیتثبت الھواء -ھي :ووتحلیل النماذج المحضرة ).Optical Microscopeفحص المجھري ( -1 .)X-Rayستخدام تقنیة حیود االشعة السینیة (افحص ب -2 UV-Visible1800spectroباستخدام مطیاف نوع ( )Optical Mesurements( البصریةالقیاسات -3 photometer. ( .)FTIRفحص ( -4 [9 ]لة اآلتیة المعاداالسمك باستخدام حسبت لقد 𝑀 = 4𝜋𝑅𝑡𝜌 … … … … … … … … … … … … … … . (1) النتائج والمناقشة اظھرت نتائج الفحص بتقنیة حیود االشعة السینیة ان جمیع اغشیة اوكسید الكادمیوم المحضرة كانت ذا تركیب بلوري ,[220]) مع نمو ذري بثالثة اتجاھات بلوربة Cubic) من النوع مكعب (Polycrystallineمتعدد التبلور ( ولجمیع االغشیة المحضرة [111]وكان الممیز والسائد منھا تبعاً لطریقة الترسیب المستخدمة في االتجاة [111],[200] الحیود البلوري لمقابلة لمواقع وزوایا) dhklوح () وعند مقارنة النتائج التي تم التوصل الیھا من فسح السط1كما في الشكل ( ) ASTMالقیم الممیزة لنماذج االغشیة المحضرة مع ماجاء من قیم الواردة في بطاقة للمؤسسة االمریكیة لفحص المواد ( نتائج كانت مطابقة.النجد ان االمتصاصیة والنفاذیة ضمن جمیع القیاسات طیفي ان اظھرت نتائج الفحص للخواص البصریة لالغشیة المحضرة لقد دالة الغشاء المحضر االمتصاصیة ان) 2الشكل (یبین )ولجمیع االغشیة المحضرة nm 1100-300االطوال الموجیة ( ان امتصاصیة االغشیة المحضر تبدأ بشكل عام بزیادة تدریجیة مع ،لطاقة الفوتون الساقط الغشیة اوكسید الكادمیوم النقي ) Quasi sharpحادة ( ھزیادة طاقة الفوتونات الضوئیة الساقطة (نقصان في الطول الموجي ) الى ان تبلغ ذروتھا شب لالغشیة المحضرة عندما تصبح طاقة الفوتونات الضوئیة الساقطة مساویة بقیمتھا او اكبر من قیمة فجوة الطاقة البصریة كترونیة مباشرة ویكون عادة عند الطول الموجي مقابل لحافة االمتصاص االساسیة ما یدعى لمما یدل على حدوث انتقاالت ا [10] المعادلة االتیة توقد استخدام بطول موجة القطع 96 | Physics @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹1a26@@ÖÜ»€a@I2@‚b«@H2013 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 26 (2) 2013 α=2.303A/t……………………….(2) نفاذیة تبدأ بشكل عام بالظھور الان )3( نالحظ من الشكل. تاز بأنھ معاكس لطیف االمتصاصیة میفطیف النفاذیة اما بالنسبة ومن ثم ،عند الطول لموجي الذي یمثل الحد الفاصل بین امتصاصیة مادة الغشاء ونفاذیتھا او مایسمى بطول موجة القطع اطیسي الساقط على مادة الغشاء اي عند الطول تزداد النفاذیة بصورة عامة بزیادة الطول الموجي لالشعاع الكھرومغن الطاقات الواطئة وغیر المؤدیة لحدوث عملیات االمتصاص البصري . يالموجي ذ ون حفظ الطاقة للمعادلة لالغشیة المحضرة كافة من طیفي االمتصاصیة النفاذیة بموجب قانحسبت ان طیف االنعكاسیة [11]: ة اآلتی R=1-A-T…………………..…….(3) نالحظ من الشكل ان االنعكاسیة ، طیف االنعكاسیة دالة لطاقة الفوتون الساقط الغشیة اوكسید الكادمیوم )4(الشكلویوضح -2)ومن ثم تبدأ بالتناقص السریع وبــشــكل حــاد لـمــدیــات الطاقة (2.5eV-1تبدأ بالزیادة التدریجیة لمدیات الطاقة ( 2.4eV لفوتونات ذات الطاقات االقل من قیمة فجوة الى ا)ویمكن تفسیر ذلك ان االمتصاص البصري یكون قلیال بالنسبة ) فجوة الطاقة 5الشكل ( یبینازاء المدى المذكور من الطاقات تظھر ھذه االغشیة انعكاسیة متزایدةومن ثم الطاقة البصریة . 2.1eV)تساوي ( ھقیمت البصریة لالنتقاالت المباشرة (المسموحة) الذي في تكوین مالمح لھااآلثر روف التحضیر كان ظلوحظ ان ،إذ )X (1000)صورة للغشاء المحضر بقوة تكبیر ( تخذأ ) التركیب السطحي لغشاء اوكسید الكادمیوم النقي حصول غشاء 6ن من الشكل (یالتركیب السطحي للغشاء المحضر وبی خالي من العیوب.متجانس و ) قیمة فجوة (1الجدول رقم یبین ن االمتصاصیة تزاد مع زیادة الطول الموجي . ا FTIR) فحص 7الشكل رقم (یبین .السابقة الى الدراساتالطاقةالبصریة ومقارنتھا بقیمة فجوة الطاقة المحسوبة في بحثنا بالنسبة المصادر 1. Hampel, C. A. , and Gessner, G. Hawley , (1973) The Encyclopedia of Chemistry, Poisonous Plants on Arizona Rangelands. The University 3 rdEdition ,. 169 .(1973).. 2. Hampel, C. A. (1954) Rare Metals , Handbook , 87- 103, (1954) . 3. Richard , J. and Lewis, Sr. (1997) Hawley´s Condensed Chemical Dictionary , 13 thEdition , 189. 4. Wells , A. F. (1984) Structural Inorganic Chemistry , Oxford University , Clarendon Press . 5 . Chu , T. L and . Chu, S. S. (1990) Degenerate Cadmium Oxide Filmsfor Electronic Devices , Journal of Electronic Materials , 19 ( 9) :1003 – 1005 . 6. Jarzberzki, Z. M. (1973) Oxide Semiconductors, Pergamon Press , London. 7. Chopra , K. L and RanyanDas , S. , (1993) Thin Film Solar Cells , Plenum Press, New York 8.Jefferson, P. H. , (2008) , Band gap and Effective Mass of Epitaxial Cadmium Oxide , Applied Physics Letters , 92 (2): 22101. ، مطبعـة ام القرى جامعة وفیزیاء الجوامد) ، 2000محـمد أمـین سلیمان ، أحمد فـؤاد باشـا وشریف أحـمد خیري( -9 .الفكر العربي 10. Neamen ,D. A. (1992) Semiconductor Physics and Devices , University of New Mexico. 11. Saporal, B. and Herman, C. (1995) , Physics of Semiconductors , Springer Verlag , New York , Inc . 12. Koffyberg,F. P. (1976) Thermo Reflectance Spectra of CdO∶ Band Gapand Band Population Effects, J. Physics , 13 : 4470 . 13. Benko ,F. A. and Koffyberg, F. P, (1986) Quantum Efficiency and OpticalTransition of CdO Photo Anodes ,Journal of Solid StateCommunications, 57 ( 12) : 901. 14. Subramanyam, TK.; Uthanna, S. and Naidu, BS. (1998). Preparation and haracterization of CdO films deposited by dc magnetron reactive sputtering,Materials Letters,57 :317. 15. Eze , FC. (1998) Molecular and Chemical Physics Fluids Plasmas, Biophysics , 20 :1421. 97 | Physics @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹1a26@@ÖÜ»€a@I2@‚b«@H2013 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 26 (2) 2013 16. Santana ,G. and Morales ,A. - Acevedo , (1999) Superficiesy,Structural and optical properties of CdO thin films ,9 : 300. 17. Ferro ,R. and Rodriguez, J. A. (2000) Phys. State .Sol , (220): 299 . 18. Dakhel ,A. A.; Henari, F. Z, .Res, Crys.,(2003) Optical characterization of thermally evaporated thin CdO films,Technol, 38(11) : 979 . 19. Rusu ,R. and Rusu, G. (2005) Journal of Optoelectronics and Advanced Materials , 7 ( 2): 823 . 20. Ghosh ,P. K. ;Ghosh, P.and Chattopadhyay, S. (2005) Solar Energy Materials and Solar Cell ,Journal of Nanopartical Res , 7 (2) : 219 . 21. Leon - Gutierrez ,L. R.; Cayente – Romero , J. J. and. Peza - Tapia , J. M., J.C. , (2006)Martinez -Flores , Materials Letter , 60 : 3866. 22. Rusu ,R.and Rusu, G. (2005) Journal of Optoelectronics and Advanced Materials , 7 ( 2 ) : 823 . 23. Ilican ,S. and Caglar ,M, Yakuphanoglu F. (2009) A study of Structural andOptical Properties of CdO∶ Al Films Deposited by Sol-gel Process , Journal of Optoelectronics and Advanced Materials 3 ( 2) : 135- 140. 24. Islam, M.M.; Islam, M.R. and Podder, J. (2008) Journal of Bangladesh Academy of Sciences. University of Engineering & Technology, Dhaka, Bangladesh, 32 (1): 97-105. 25. Mishra, R.L., Sharma, A.K., and Prakash, S.G. (2009) Digest Journal of Nanomaterials And Bostructures. India, 4 ( 3): 511-518. 26.Beevia, M.M.; Anusuyab ,M. and Saravananc, V. (2010) International Journal of Chemical Engineering and Applications, India,1(2): 151-154. 27. Rajammal, R.; Rajaram, K.; Savarimuthu E. and Arumugam, S. (2011) Journal Nano. Electron.Physics. Sumy State University, India, 3(1): 499-506 . قیمة فجوة الطاقة البصریة لالنتقاالت المباشرة للدراسات السابقة :)1جدول ( قیمة فجوة الطاقة البصریة لالنتقاالت المباشرة للدراسات السابقة المصدر 12 (2.28eV) 13 (2.18ev) 14 (2.5-2.6)eV 15 (2.46 eV - ) 2.5eV) 16 (2.45 eV) 17 (2.4-2.75 eV) 18 (2.33-1.95) ev 19 (2.5 eV) 20 (2.3 eV) 21 3.69-2.86eV 22 2.54-2.32eV 23 2.470-2.68eV 24 3.40- 2.51) eV 25 (2.37) Ev 26 (2.58-2.54)eV 27 (2.58-2.54)eV 2.13Ev البحث الحالي 98 | Physics @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹1a26@@ÖÜ»€a@I2@‚b«@H2013 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 26 (2) 2013 منحني االشعة السینیة لغشاء اوكسید الكادمیوم :)1شكل ( طیف االمتصاصیة دالة لطاقة الفوتون لغشاء اوكسید الكادمیوم :)2شكل ( 1 10 100 1000 10000 10 20 30 40 50 60 70 80 In te ns it y( CP S) Diffraction Angle(degree) 0 10 20 30 40 50 60 0 0.5 1 1.5 2 2.5 A bs or pt an ce photon Energy(ev) A% A% 99 | Physics @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹1a26@@ÖÜ»€a@I2@‚b«@H2013 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 26 (2) 2013 طیف النفاذیة دالة لطاقة الفوتون لغشاء اوكسید الكادمیوم :)3شكل ( طیف االنعكاسیة دالة لطاقة الفوتون لغشاء اوكسید الكادمیوم :)4شكل ( 0 10 20 30 40 50 60 70 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Tr an sm it ta nc e% photon Energy(ev) T% T% 0 10 20 30 40 50 60 70 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Re fle ct an ce ® photon Energy(ev) R% R% 100 | Physics @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹1a26@@ÖÜ»€a@I2@‚b«@H2013 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 26 (2) 2013 فجوة الطاقة البصریة لالنتقال المباشر المسموح لغشاء اوكسید الكادمیوم :)5شكل ( )1000(صورة فوتوغرافیة لغشاء اوكسید الكادمیوم بقوة تكبیر :)6شكل ( 0 2E+10 4E+10 6E+10 8E+10 1E+11 1.2E+11 0 1 2 3 photon Energy(ev) alfaE^2 alfaE^2 101 | Physics @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹1a26@@ÖÜ»€a@I2@‚b«@H2013 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 26 (2) 2013 FTIلغشاء اوكسید الكادمیوم للزجاج ) یبین فحص7شكل ( 102 | Physics @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹1a26@@ÖÜ»€a@I2@‚b«@H2013 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 26 (2) 2013 Study The Properties of Structural And Optical of Cadmium Oxide Films Prepared In A Thermal Evaporation In A Vacuum Samir A. Maki Zaynab S. AbdulRidha Dept. of Physics / College of Education for Pure Sciences( Ibn Al-Haitham)/ University of Baghdad Received in : 24 June 2012, Accepted in : 12 September 2012 Abstract In this research , the structural and optical properties of pure of cadmium oxide, pure (CdO) were studided thin films in a thermal evaporation in a vacuum depositing metal cadmium pure rules of the glass at room temperature (300K) and thickness (300 ± 20nm) and the time of deposition (1.25sec) was oxidation of thin films cadmium (Cd) record temperature (673k) for a period of one hour to the presence of air optical energy gap for direct electronic transitions were calculated (permitted) as a function of absorption coefficient and permeability and reversibility by recording the spectrum absorbance and permeability of the membrane the record within the wavelengths (300-1100nm). Keywords: cadmium oxide (CdO), vacuum technology, structural and optical properties. 103 | Physics