170 مجلة إبن الهيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية 2012 السنة 25 المجلد 2 العدد Ibn Al-Haitham Journal for Pure and Applied S cience No. 2 Vol. 25 Year 2012 التركيبية والبصريـة دراسة تأثير التشويب بالقصدير في بعض الخواص ) النقيةCdOألغشيـة أوكسيد الكـادميـوم ( علية عبد المحسن شهاب ، طاهر حمد محمود قسم الفيزياء ، كلية التربية ابن الهيثم ، جامعة بغداد 2011تشرين األول 18قبل البحث في : ÈÃ2011 24: أستلم البحث في الخالصة وذلك ـي الـفراغÜÜالحراري ف ة التبخيرÜÜÜ) بطريقـCdOـة (ÜÜÜة أوكسيد الكادميوم النقيÜÜي هذا البحث تحضير أغـشيـÜÜÜÜتـم ف )400 ± 30( nm ) وبسمك300K) على قواعد من الزجـاج بدرجـة حرارة الغرفـة (Cdبترسيب معدن الكادميوم النقي ( ةÜÜة كاملÜÜ) مدة ساع350ºC( ة حرارةÜÜة بدرجÜÜاتـجÜة النÜÜ، ومن ثـم أكسدة األغشيـ) nm/sec )1.1 ± 0.1ومعدل ترسيب بوجود الهواء . في )TS=473K ة حرارة أساس (ÜÜÜ) وبدرج1,3ة بالقصدير بالنسبتين % (ÜÜÜÜأثير األشابÜÜÜـذا البحث تـÜÜدرس في ه ض الخواص التركيبيـة ألغشيـة أوكسيد الكـادميوم النقيـة وذلك باستـعمال طيف حيـود األشعـة السينية وأظـهرت النتـائجبـع ة النموÜيمنÜالنوع المكعب مع ه Üäالنقي منها والمشـوب ) كانت ذا تركـيب متعدد التبلور وم بـأن جميع النـماذج المحضرة ( شويبÜادة نسب التÜÜÜالحجم الحبيبي بـزي ي معـدلÜÜـة ، مع حدوث تناقص واضح فÜÜالمحضرة كاف وللنماذج111] باالتجاه [ . 3 )) عند النسبة (%43nmلغاية ( رية ألغشـــــية ُدرس فـــــي البحـــــث أيضـــــا تـــــأثير األشـــــابة بالقصـــــدير بالنســـــب المـــــذكورة فـــــي بعـــــض الخـــــواص البصـــــ CdO النقية ، مثل حساب التÜÜغير الحاصل فÜÜي قيمÜÜÜة فÜÜجوة الطاقÜـة البصريÜÜÜة لالنÜÜالمسموحة تقاالت االلكترونيـة المباشرة ذو قيمةة المحضرة كافة كان ÜÜامل االمتصاص لألغشيÜÜة معامل االمتصاص، وبينت النتائج أن معÜÜÜوكذلك حساب ودراس الواطئة عند الطاقات الفوتونيةالسيما ة) ، وأن هذه القيمة تزداد بزيادة نسب التشويب المستعملcm -1α 4 10<أكبر من ( م تبدأ بالتناقص بزيادةÜ) ومن ث2.15eV( ة مساوية إلىÜÜة النقيÜÜة البصرية فكانت لألغشيÜÜة فجوة الطاقÜÜة إلى قيمÜÜأما بالنسب ) . 3) لنسبة التشويب (% 1.925eVالقصدير لغاية (نسب التشويب ب : أوكسيد الكادميوم ، الخواص التركيبية والبصرية ، التبخير الحراري في الفراغ ، التشويب ةمفتاحيال الكلمات المقدمة ÙÜÜÜهر أوكسيد الكÜÜÜÜادميوم خÜÜÜÜالل السنوات القÜÜليلÜÜÜة الماضية مÜادةً مهÜÜÜ فّعالمة وÜÜÜة في العديد مÜن التطبÜيقات العـلميـة الشمسيـة الياÜÜÜة مثل الخÜ) والخاليا الفوتوفولتائيPhoto Cellsة (ÜÜة الخاليا الضوئيÜÜُه فـي صناعÜوالتكنولوجية منها استخدام )Solar Cellsبسبب امتالك (ÜÜÜـه لخواص مÜÜميزة وهÜÜÜÜامة منها التوصيليÜÜÜÜكهربائية الÜÜالعالي ـةÜÜ حامالت الشحنـةة الناتجـة مـن لمكونات عدم التـوافق الجزيئي الناتجـة من )Oxygen Vacanciesة () بسبب الفراغات األوكسجينـيElectrons(السالبة ع السالبÜÜ æالن Üäافـة مÜÜÜـه موصلة شفÜÜÜÜـادة شبÜÜÜÜ] ، ولـذا فـأنـُه يعـد مNon-Stoichiometric Compound] (1,2المركب ( 171 مجلة إبن الهيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية 2012 السنة 25 المجلد 2 العدد Ibn Al-Haitham Journal for Pure and Applied S cience No. 2 Vol. 25 Year 2012 )n-type](3) 2.5] ، ونظراً المتالكه فجوة طاقـة بحدودeVالشفاف ةـن ضمن مجموعـة األكـاسيد الموصلتصنيفـُه م ) تمÜÜة )Transparent Conducting Oxide] (4, 5 [¡ ُفي نافذة على هذا األساس طبقاتٍ واستعملت األغشية المصنعة منه نفسها وجزءاً ةÜ) في صناعـة الخاليا الشمسيCdS) ¡ (In2O3)æ (SnO2عن ( وبديال ً مفارق الخاليا الشمسية الهجينة ، ) LCD( Liquid Crystal Display( ( ـةÜÜـي صناعـة شاشات العرض البلـوريÜÜÜُه فÜاستعمال] ، فضالً عن 6[من مكوناتها )Anti- Reflection Coating اس (Üة لالنعكÜÜÜÜوالطالءات المانع ¡) IR Detectorsتحت الحمراء (ـة ÜÜوكـواشف األشع .8] ) [Gas Sensors] ، وفي صناعة متحسسات الغازات Reflection Coating] (7)منها (والعاكسة مركب هÜبـأنـ الجـدول الدوري ويـمتاز ) مـنII-IVالسادسة)( -(الثانية موعـةÜكادميوم إلى المجد الÜمـي أوكسيÜينت ) مـن مركبات عنصر الكادميوم يمكن الحصول عليه من التسخين الشديدInorganic Compoundالعضوي ( ائيÜÜيكيـم )Cubic(تركـيب بلـوري مكعب æÐ ¡]9,10ة انصهاره) [درج ة (دونÜÜÜـادميوم النقي في الهواء ولدرجة حرارة معينالك لعنصر ة أوكسيد الكادميومÜÜأغشي ] ، ويمكن تحضيرNaCl](11( كلـوريـد الصـوديـوم ه لتـركـيب بلـورةÜ) مشـابـFccمتـمركـز الوجـوه ( ةÜأغشي ، وأكسدة ]12)[CVD( الكيميائي البخار ، وترسيب ]5[بالمحلول ةÜطريقة اإلذاب بطرائق عديدة منها: ة عادة ً ÜÜالرقيق Çلكادميوم المحضرة بطريقـة التبخي Ñلطريقة في تحضير األغشية قيد الدراسة. الحراري في الفراغ وقد اعتمدت هذه ا ومعامل ةÜÜÜ) ، مثل االمتصاصيCdOة (ÜÜقيÜادميوم النÜÜÜÜة أوكسيد الكÜÜÜÜة ألغشيÜÜÜواص البصريÜÜÜÜÜدف البحث إلى تحسين الخÜÜÜÜيه طقتين منÜالمن هاتيـنÜÜلما ÜÜ، ل هرومغنـاطيسيÜÜÜن الطيف الكÜÜÜلحمراء مة وتحت اÜÜÜاالمتصاص السيما ضمن المنطقتين المرئي المنظومات الشمسيـة ة المفارق المستعملة فيÜة ، مثل صناعÜÜÜة مختلفÜÜي مجاالت صناعيÜÜÜة كثيرة فÜÜÜة وعمليÜÜعلمي تطبيقات ) . 1,3بمعدن القصدير وبالنسب %( ، وذلك عن طريق إشابـة األغشيـة قيد البحثصناعة كواشف اإلشارة البصريـةوفي انب العمليالج ةÜبطريق )Cdة (ÜنقيÜادة الكادميـوم الÜمرحلـة ترسيب م :لتين هما ÜرحÜـة بمÜادميوم الرقيقÜÜÜُحضرت أغشيـة أوكسيد الك التبخير الحراري في الفراغ ، ومن ثـم مرحلة األكسدة الحرارية لألغـشية المرسبة . المطلوب ) للسمكgm )0.217± 0.006لك أوالً بوضع الـوزن المكافئ حيث ُحضرت أغـشية المادة النقية وذ من ) في حويض%99.9( وبنقاوةة ÜÜ) األلمانيFLUKA( ن شركةÜÜن مادة الكادميوم النـقي المجهـز مÜÜ) مnm)400 للغشاء 3.5( mbar ) وبـعدما كان يصل الضـغط داخل حـجرة التـبـخير إلـى Mo معدن الموليبدنـيوم ( وحدة ) باستعمـال10-5⋆ ة علىÜات المثبتÜادة على سطح األرضيÜÜرّسبت الم¡ )Edwardsـة (ÜÜ) لشرك E 306 Coating Unitالتغطيـة من نوع ( )TS =300Kوبدرجـة حرارة الغرفـة ( )1.1±0.1( nm/sec ) من حويض التبخير بمـعدل ترسيب مقدارهcm 10بعد( إلى المرحلة أألخرى وهي مرحلة األكسدة الحرارية ، يتم أخذها بعد ذلك لتبرد حجرة التبخيـر وبعد أن تـترك العينات داخل ) ولمدة ساعة كاملة وبوجود الهواء .350ºCحرارة ( إذ يتم أكسدتها حرارياً بدرجة العينات يـة أوكسيد الكادميوم ، شوبتـة ألغشÜÜة النهائيÜÜة والحصول على الهيئÜÜدة الحراريـÜÜـة األكسÜÜÜوبعـد انتهاء عملي والبصرية خواصـها التركيبية ) وتـمت دراسـة بعـضTS = 473K() وبدرجة حرارة أسـاس1,3(بمعـدن القصـدير بالنسب % ومقارنتها مع ذات الخواص لألغشية النقية . ةالزجاجـــــياعـــدة علـــى فـــرق الــــوزن للق مــــدوهـــي تعت ي القيـــاسة فــــالوزنيـــ ةغشــــية المحّضـــرة بــــاعتماد الطريقــــِقـــيس ســـمك األ ÜÜÜÜÜ ì) ذي مPrecisa ( ـتروني حسـاس مــن نــوعÜÜÜÜÜÜاستــخدام ميــزان الكÜÜÜدُه وذلـك بÜÜÜÜغــشاء عليـــها وبعÜÜÜÜبل ترسيــب الÜÜÜÜالمسـتعملة ق Ï ) .400±30(nm، ولقد كان السمك لألغشية المحّضرة )gm 4- 10لغاية ( حساسية 172 مجلة إبن الهيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية 2012 السنة 25 المجلد 2 العدد Ibn Al-Haitham Journal for Pure and Applied S cience No. 2 Vol. 25 Year 2012 مطيـاف مـن ة لهـا بوساطـةÜÜÜة واالمتصاصيـÜÜاذيـÜÜلألغشيـة المحّضرة كافـة وذلك بتسجيل طيـفي النف ُدرست الخواص البصريـة منهـا التي )400-1100( nmةدى األطوال المـوجيÜ) ضمـن م UV – Visible 1800 Spectrophotometer( نـوع . الطاقة البصرية فـجوة ُحسبت المعلمات البصريـة األخـرى ، مثل معـامل االمتصـاص ، وقيم النتائج والمناقشة القياسات التركيبية حيود األشعة السينية. 1 الكادميوم) أن جميع أغشية أوكسيد Å CuKα =λ 1.5406أظهرت نتـائج الفحص بتقنيـة حيود األشعـة السينية ( ]111بلورية هي [ ة اتجـاهـاتÜÜÜÜÜ) مـع نمو ذري بثالثCubic) (% (1,3المحضّرة النقي منها والمشوب بالنسبتين هاÜÜÜميز والسائد منÜان المÜÜÜك يÜÜÜÜى التوالÜÜÜÜ) عل33º¡()38.28º ¡( )55.25ºا الحيود ( ÜÜÜÜÜابل زوايÜÜÜ] تق220] ¡ [200[ وهـذا يتفـق )1كما فـي الشكل ( كافة ] ولألغشية المحضرة111( تبعاً لطريقة الترسيب المعمول بها ) في االتجاه [ )dhklمن فسح السطوح ( إليهاالتوصل ـة النتـائج التي تمÜÜÜÜÜÜÜÜ، وعند مقارن]13,14مع ما جـاء فـي البحوث المنشورة [ اءمع ما ج )قي والمشوبالنالمحضرة (بنوعيها ميزة لنماذج األغشيةÜمـم المÜÜة لمواقع القÜÜÜوزوايا الحيود البلوري المقابل ÜÜÜÜÜÏÇæ " Standard For Testing Materialsالم ة لفحصÜÜÜÜÜÜÜة المؤسسـة األمريكيÜÜÜÜÜÜÜـي بطاقـÜÜÜÜÜـم الواردة فقيÜمـن ال " American )ASTM1حدٍ ما ، كما مبين في الجدول ( ) كـانت النتائج متطابـقـة إلى. ( ةÜÜتناقص عند نسبÜأخذت بال111] ميزة [ÜÜة المÜÜاهيÜÜÜة األولى ذات االتجÜÜÜÜÜدة القمÜÜÜÜكيف أن ش ÜÜ) á(1يبين الشك كذلك ي ذلكÜÜفد أعزى الباحث السبب ÜÜÜ) ، وق3%) مـع حصـول تنـاقص واضح يـظهر عند نسبـة التشويب (1%التشويب ( ÜÞعلـى خل ÜÊÜة عملÜÜÜالمادة الشائبى أن ذرات ÜÜÜـادة نسب التشويب ، والÜÜÜل بزيÜÜقÜÜء تادة الغشاÜÜÜبـلور مÜÜة تÜÜÜÜÜإلى أن درج مـن ذرات المـادة ة البلورة للمادة المشابه ومن ثم فأن المستويات الذرية لكلÜÜة بها داخل شبيكـÜÜة خاصÜÜمستويات ذريـ ذا يسببÜÜُه ، وهÜÜÜنفس الطورÜÜة الساقطة عليها بÜÜÜة السينيÜÜسوف ال تعمل على تشتيت األشعـة ÜÜÜـة والمـادة المشابÜÜÜالشائب كانت جميع ذرات المادة ة أقل مما لوÜÜة الموجة المتشتتة الناتجÜÜتداخالً إتالفياً جزئياً وليس كلياً ولذا ستكون سع ]15[لسينية الساقطة عليها وبالطور نفسه الناتجة من عملية التشويب مشتتة لألشعة ا .حساب معدل الحجم الحبيبي 2 السينية) لألغشيـة المحـضرة كافـة وذلك بـاالستعانة بنتائج حيود األشعة Grain Sizeُحسب معدل الحجم الحبيبي ( -∶] 16للنماذج المحضرة وباعتماد المعادلة اآلتية [ )1( - - - - - - - - - - - - - G.S = ) Å 1.5406) : طول موجة األشعة السينية المستعملة ( λإذ تمثل ( )B ) عرض المنحني عند منتصف القمة : (Full Width at Half Maximum ()FWHM( بالوحدات النصف قطرية )θ زاوية براك : ( النسبة ) عند52.25nmأظهرت النتـائج أن مـعدل الحجـم الحبيـبي لألغشيـة الـنقية يتناقص بعملية التشويب ليبلغ ( وهذا يتـفق 43nm)عندها () ليبلغ أدنى قيمة له 3%) مع حصول تناقص واضح يظهر عند نسبة التشويب (%1( ة التشويبÜÜÜعملي ) ، ويعزى السبب في هـذا التناقص إلى أن2] وكما مبيـن ذلك فـي الجدول (17مع نتائـج البحث [ نهائي أصغر ، فضال ً إلى حجم حبيبي راكز التنوي وهذا يؤدي بالنتيجة قد عملت على زيادة التنوية ومن ثم زيادة م 173 مجلة إبن الهيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية 2012 السنة 25 المجلد 2 العدد Ibn Al-Haitham Journal for Pure and Applied S cience No. 2 Vol. 25 Year 2012 ىÜـؤدي إلÜـر الذي يÜاألم الحبيبات ÜÜæمل كحواجز لنمÜÜÜا تعÜÜÜٕانمن التنوي فحسب و ÜÜÜÜة ال تزيد مÜÜÜن أن الشوائب المضافع ّضرة عندÜÜة المحÜÜلألغشي ةÜÜÜراكيب نانويÜÜى الحصول على تÜÜÜÜما يشير إلÜÜÜفـي الحجم الحبيبي النـاتج أيضاً ، م تنـاقص ة .يب المستعملنسب التشو الخواص البصرية ) 1,3%(ـة أوكســــيد الكــــادميوم النـقيــــة والمشــــوبة بـــــالقصدير بالنســــبÜÜÜÜÜÜألغـشي ةÜÜÜÜÜبعــــد قيــــاس طيفــــي االمتصاصيـــــة والنفاذي والمحضرة -∶)، تم تفسير النتائج كما يأتي TS=473Kبدرجة حرارة أساس ( طيف االمتصاصية 1. مادة ن تسخيرÜÜÜملي الذي يمكÜÜة التطبيق العÜÜÜديد طبيعÜÜÜاذية فائدة مهمة في تحÜÜÜة والنفÜÜÜي االمتصاصيـة طيفÜÜأن لدراس الغشاء المحّضر في خدمتهِ . بهاÜÜتركية ÜÜÜÜدة وطبيعامÜÜÜوع الÜÜÜى المادة وعلى نÜÜاقـطة علÜÜÜÜة السÜÜÜÜـونات الضوئيÜÜÜÜÜة الفـوتÜÜÜÜÜÜـى طاقÜة علÜÜÜد االمتصاصيÜتعتم ÜÜ íالبل Ñæ][18 لق .ÜÜÜÜـد أجريÜÜÜÜت جـمÜÜÜÜيع قيÜÜÜÜÜÜÜـاسـات طيـفـي االمتصاصيÜÜÜÜÜÜÜÜة والنفـاذيÜÜÜÜÜÜـة ضمـن مÜÜÜــدى األطÜÜÜÜáÇæÜ الموجيــة nm)400 -1100 . ولألغشية المحّضرة كافة بنوعيها النقي والمشوب ( والمشوبـة ةÜÜÜالنقيادميوم ÜÜÜÜة أوكسيد الكÜÜÜÜاقط ألغشيـÜوتون السÜÜة الفÜÜÜÜÜدالـةً لطاقة Ü) طـيف االمتصـاصيـ(2ح الشكل يوضـ تبـدأ بشكل عـام بالزيـادة ة المـحّضرة بنوعيهـا النقي والمشوب، إذ يتبين من الشكـل أن امتصـاصيـة األغشيـبـالقصدير غ ذروتهـا وتصبحÜÜى أن تبلÜإل ي الطول الموجي)ÜÜالساقطة (نقصان فة ÜÜفوتونات الضوئيÜة الÜÜÜادة طاقÜÜÜة مع زيÜÜÜالتدريجيـ مسـاوية بقيمتهـا أو أكبر مـن قيمـة ة الساقطـةÜة الفوتونات الضوئيÜÜÜا تصبح طاقـÜÜÜ) عندمQuasi Sharpه حـادة (ÜÜÜشبـ ذلك ة المباشرة ويكـونÜاالنتقاالت االلكترونيدل علـى حدوث ÜÜة مـما يÜÜـة المحّضرة كـافÜÜة لألغشيÜÜلبصريـة اÜÜÜفجـوة الطـاقـ لـغشاء الذي يكـون موجـة القطـع ÜÜÜáæأو مـا يسمى بط عـادةً عند الطول الموجي المقابل لحافة االمتصـاص األساسيـة دريجيةÜÜالزيـادة التÜÜب ) ويـأخذnm 576ة ) مسـاوياً إلى (ÜÜالحالي المحّضر بظروف الدراسةæ أوكسيد الكـادميوم النقي ( بزيـادة نسب التشويب . المحّضرة كافة ، إذ ي قـيم االمتصاصية بـداللة األطوال الموجـية ولألغشية) فـيوضح التـزايد الحاصل ف3ا الشكل (إم ) السيـما في1,3( %المستعملـة ويب ÜÜادة نسب التشÜÜÜوظ بزيÜÜÜÜل ملحÜÜÜة تـتـزايد بـشكÜÜÜÜÜن الشكـل أن االمتصاصيÜÜÜÜÜين مÜيتب ة المستويات الموضعيـة التـيÜÜÜÜ) وهذا ُيعزى إلـى كثافnm)800 -1100 األشعة تحت الحمراء والقريبة منها ة منطقـ سلماً ذهِ المستوياتÜÜمل هÜوصيل ، إذ تعÜكافؤ والتÜÜالت ين حزمتيÜه ما بÜÜبة فـي المـادة المشابÜدة الشائونتهـا ذرات المـاÜÜÜÜك ومن من قيمة فجوة الطاقة البصرية لألغشية المحّضرة ÜÜáات األقÜÜة للفوتونات ذات الطاقÜترونات الماصÜÜقال االلكÜÜالنت ثم حدوث االمتصاص لها . أعظـمي الدراسـة التي أجريت ÜÜ) ف3%ـة تشويب (ÜÜالقصدير بنسبÜÜÜÜـة بÜÜوبÜÜيوم المشÜÜÜÜـادمÜÜد الكÜÜÜÜÜيÜÜـة أوكسÜÜÜلت أغشيÜÜد سجÜÜلق ) ، إذ3الشكـل ( )1%ة (ÜÜÜÜة المحّضرة النـقي منهـا والمشـوب بـالنسبÜÜÜÜÜÜامتصاصيـة مقـارنة مع امتصاصيـة بقـية األغـشي منÜعـة ضÜÜÜالموجيـة الواق ÜÜÜáÇæات األطÜÜÜÜ) لمديä% )50 -100 يÜÜÜة مـن التشويب بـÜÜÜالنسبــ ـذه ِ ÜÜÜÜة لـهÜÜÜبـلغـت االمتصاصيـ ـل انعكاسيـةÜÜاذيـة وأقÜÜÜأ نفØæÃÜ هُ لÜÜÜا قابÜذا مÜÜÜ) وهـnm )400 - 800ناطيسي ÜهرومغÜÜيف الكÜÜن الطة مــÜـة المرئـيÜÜÜالمنطق ةÜهذهِ الطريقـÜÜن الغشاء المحّضر بÜÜÜكن االستفادة مÜÜاس يمÜÜÜذا األسÜÜويب ، وعلى هÜÜÜـة مـن التشÜÜÜلـذات النسب ةÜÜÜÜمستحصل ةÜÜÜـي منظومÜÜة فÜÜÜـارة البصريÜÜÜÜلإلش اشفÜÜÜ( ك ائي ضوئيÜÜي تصنيع ثنÜÜÜدير فÜÜÜائب القصـة من شو ÜÜÜذهِ النسبÜÜÜوب بهÜÜوالمش ÜÜ ðÇÑÏة مصÜÜا الشمسيÜÜة الخاليÜÜي صناعÜÜÜهرومغناطيسي وفÜÜÜن الطيف الكÜÜة مÜÜيÜÜÜة المرئÜÜÜÜعمل ضمن المنطقÜÜاالتصاالت) ي 174 مجلة إبن الهيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية 2012 السنة 25 المجلد 2 العدد Ibn Al-Haitham Journal for Pure and Applied S cience No. 2 Vol. 25 Year 2012 . 19][للطاقة في األقمار الصناعية والحاسبات والساعات وغيرها )αمل االمتصاص (معا . 2 -∶ 20]ُحسب مـعـامل االمـتصاص لألغشيـة المحـّضرة كـافـة باعتمـاد العالقة اآلتية [ )2(- - - - - - - - - - - - - - - - - 2.303 =α سمك الغشاء المحّضر ∶ t االمتصاصية ∶ Aإذ تمثل والمشوبـةـامل االمتصاص دالـة لطاقـة الفوتون السـاقط ألغشيـة أوكسيد الكادميوم النقيـة ÜÜ) تغير مع4يوضـح الشكل ( ة وهـذاÜÜÜاالمتصاصي وك طيفÜÜابــه لسلÜÜـالقصدير، إذ يتضح مـن الشكل أن معـامل االمتصاص يتّصرف بسـلوك مشÜÜب معامل االمتصاص يبدأ ) 4äÃ) ، كما يتضح من الشكل (2ة (ÜÜادلÜÜÜهـما ، المعÜÜÜة بينÜÜÜة القائمÜÜة العالقÜÜيرجع إلى طبيع Üäم برÜÜُه أكÜÜÜÜÜيمتÜÜÜÜق صبحÜÜÜÜى تÜÜÜة حتÜÜØÜÜÜÜÜة الساقÜÜÜÜوتونات الضوئيÜÜÜÜة الفÜÜÜÜÜÜادة طاقÜÜÜع زيÜÜÜة مÜÜÜÜÜدريجيÜÜزيادة التÜÜÜÜÜام بالÜÜÜÜع كلÜÜÜÜبش )1X 104cm-1لمديات الطاق (ÜÜÜة التي تبÜÜÜÜ) 1.84دأ منeVبالنسب (Üة إلى األغـشية النقيÜة ولمديÜ الطاقة التي تبـدأات زايدÜÜÜالتÜÜاالمتصاص بـ عاملÜÜÜÜة مÜÜÜيمÜÜم تستـمر قÜÜÜ، ومـن ث ةÜÜويب المستعملÜÜÜاقي نسب التشÜÜÜى بÜÜÜة إلÜÜÜبالنسبمـن ذلك ÜÜáÜبـأق )2.48eVة (ÜÜÜكافة ولغاي ة البصريـة لألغشيـة المـحّضرةÜÜÜÜÜÜوة الطاقÜÜÜـزيد عن قيمة فجÜي تÜÜÜÜـة التÜÜÜÜات الطاقÜÜÜÜلمدي المستمر د تلكÜÜافؤ والتوصيل عنÜÜÜالتك ن حزمتيÜÜـا بيÜÜÜÜاشرة مÜÜÜة مبÜÜÜالكترونيـ دوث انتقاالتÜÜÜة حÜÜÜاليÜÜÜى احتمÜÜÜÜذي يشير إلÜÜر الÜÜاألم ة حدوثÜÜÜÜـى احتماليـÜÜÜير إلÜÜشÜÜت ÜÜÜ) ä(104cm-1زيد عÜÜÜÜي تÜÜÜل االمتصاص التÜÜÜمعامÜÜة لÜÜÜم العاليÜÜÜ، ذلك ألن القي اتÜالطاق ة غير مباشرة ، إذÜاالت الكترونيÜÜانتق ن حـدوثÜÜمنـع ذلك مـÜÜÜ) وال يDirect Transitionة مباشرة (ÜÜÜÜÜترونيÜÜالك انتقاالت ة غيرÜÜالكتروني الية حدوث انتقاالتÜÜاحتم ىÜÜÜ) إل4cm -1 10ة لمعامل االمتصاص التي تـقل عن (ÜÜئÜÜÜتشير القيم الواط ÜÜÉÐæالمأخ ادة نسب التشويبÜوظ بـزيÜÜل ملحÜÜÜبـشك امل االمتـصاص يتـزايدÜ) أن مع4( مباشرة ، كذلك يالحظ من الشكل ÜÏÜق وائبÜÜعني أن ذرات الشÜÜما يÜÜ) ، م3%التشويب ( ةÜÜÜه عند نسبÜÜÜيم لÜÜـة الواطئـة ويبلغ أقصى قÜÜÜات الفوتونيÜÜعند الطاق ـادةÜم زيÜÜن ثÜÜوم ةÜÜÜنسب التشويب )على زيادة االمتصاصيـزيـادة ÜÜة بة ( المتزايدÜÜÜوينها المستويات الموضعيÜÜدت بتكÜساع 2). معامل االمتـصاص وفـقاً للمعادلـة ( ثابتا هÜÜÜ) أن معامل االمتصاص يبقى سلوك4ن الشكل (Ü) فيالحظ مeV)2.48-3.1 أما بالنسبة إلى مديات الطاقة من الطاقات الطاقات وهذا يعزى إلى ثبات قيم االمتصاصية تقريباً عند المـدى المذكور تقريباً خالل هذا المدى من قيم ومن ثم ثبات )2) الشكل ( ة المباشرةÜـة االنتقـاالت االلكترونيÜÜدوث غالبيÜÜي حÜة فÜÜÜها الطاقـات األكثر فاعليÜÜ( لكون . 2)القة (معـامل االمتصـاص عند المـدى نفسه وفقـاً للع )Eg. فجوة الطاقة البصرية ( 3 طبيعـةِه تحديد ÜÜعيار الذي يتم على أساسÜادة الغشاء المحّضر المÜÜة البصرية لمÜÜÜوة الطاقÜÜمة فجÜÜة حساب قيÜÜÜÜد مسألÜÜتع والخالياا الشمسيـة ÜÜÜÜثل الخاليÜÜÜÜخدمتـِه ، مي ÜÜÜÜÜÜّضر فÜÜÜÜادة الغشاء المحÜÜÜن استعمال مÜÜذي يمـكÜÜÜهروبصري الÜÜÜالتطبيق الك ا العاكسÜÜبنـوعيهة ÜÜالمجمعـات الشمسيعـــة الكــهرومغناطيسيــة وطالءات واشف األشÜÜـة وكÜÜوئيÜÜÜة والثنائيات الضÜÜالضوئيـ والنافذ . ةÜفجـوة الطاق م معامل االمتصاص ، حسبتن خالل قيى طبيعــة االنتقـاالت االلكترونيـة الحاصلة مد التعرف علبع -∶] 20[اآلتية البصريـة المبـاشرة لجميـع األغشيـة المحّضرة بنوعيهـا (النـقي والمشوب) باستـخدام العالقـة - - - - - - - - - - - - (3) β = ) ( αhυ 175 مجلة إبن الهيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية 2012 السنة 25 المجلد 2 العدد Ibn Al-Haitham Journal for Pure and Applied S cience No. 2 Vol. 25 Year 2012 ) : ثابت β: طاقة الفوتون الممتص ( hυ) ( -∶إذ تمثل ) : فجوة الطاقة البصرية ( )rلالنتقال المباشر المسموح ويكون مقداره ( ) : معامل أسي يعتمد على نوع االنتقال ( )hν( وتونÜÜالف ةÜÜـة البيانيـة بين طاقÜـة من رسم العالقÜÜÜة المحـّضرة كافÜÜـة المبـاشرة لألغـشيÜـوة الطاقـة البصريÜحسبت فج æ2)αhν( ) ب5، كما في الشكل ، (ÜÜينت نتائج الرسÜوم أن قيمÜÜجة فÜÜوة الطاقÜÜÜة البصريـÜ المباشر المسموحة لالنتقال مساوية معامل االمتصاص عندها كانت قيمة ) التي 2.15eVة إلى (يد الكادميوم النقية كانت مساويألغشيـة أوكس ــاشرة ، وهذهِ النتيجــةهـــي فجـوة مبــة المحّضرة ÜÜÜ) مما يؤكد أن فـجوة الطاقـة لمـادة األغشي0.27x 105 cm-1 إلـى ( ناقـصت عندÜÜÜيمـة تÜلفـة ، وأن هذِه القÜÜمخت حضيرÜÜنيات تÜÜ] ضمن تق 22,23 ,21نشـورة [ÜÜتفـق مـع نتـائج البحوث المÜÜت ـةÜÜÜالنسب ذهÜÜهÜÜ ÏÜقيمتهـا عنÜÜ Ê) حيث بلـغ%3( مـة لهـا عند النسبـةÜÜÜ) لتبلـغ أدنى قي%1ة (ÜÜÜصدير بالنسبÜÜÜــة بـالقÜÜÜابÜÜÜÜÜاألش )1.925eV وكـما مبيـن ذلك ف (ÜÜÜ) وموضـح ف3ـي الجـدول (ÜÜÜÜÜÜÜ الشكليc )5( ويمك ،ÜÜÜä أن يÜÜÜÜعزى السÜÜÜÜبب فÜÜÜي هÜÇÐÜ التوصيل ةÜÜÜن حزم) بـالقرب مـالشوائب (ذرات القصديرالتناقص إلى أن كثافة المستويات المانحة التي كـونتها ذرات ات ذاتÜÜÜÜوتونـÜÜن ثم امتصاص الفÜÜزمة التوصيل ومÜÜÜالقرب من حÜÜبع مستوى فيرمي ليصبح Üا على رفÜÜÜقد عملت بدوره يشير إلى ) وهـذا3) للتشويب بنسبـة (٪ 1.925eالتشويب ولغاية ( لحالة ما قبل eV 2.15)األقل من ( الطاقـات ذلكÜÜه بÜÜÜـة االمتصاص البصري ولتتوجÜÜ) قد عملت على زيادة منطق 1,3%( ـة بـالقصدير بـالنسبÜÜـة األشابÜÜأن عملي حـــــافة االمتصاص األساسيــــة نحــــو الطاقات الــفوتونيـــة الواطئــــة بزيادة نسب التشويب المستعملـــة وهذا يتفق مــع ما . 24,25]ت إليه الدراسات[توصل االستنتاجات 1 Ùà .ÜÜÜ ت نتـائهرÜÜÜج فحÜÜÜوصات األشعـÜÜÜة السينيÜÜÜألغشي ةÜÜÜة أوكسÜÜيد الكÜÜادميوم النقيÜÜة والمشوبÜÜة بÜÜÜÜÜالقصÜÜ1,3(% بالنسب دير( ، بأنها )TS= 472Kمقدارهـا ( مشوبةوالمحّضرة بتقنية التبـخير الحراري فـي الفراغ ، وبدرجة حرارة أساس لألغشية ال . cubic)المكعب ( ) ومن الـنوع Polycrystallineجميعاً ذات تركيب بلوري متعدد ( واضح يظهرع تناقص م ] ¡111ـاه السائد [ÜÜاالتجÜÜة المميزة بي شدة القمÜÜى تناقص فÜÜاألشابـة بالقصدير إلـ ةÜÜÜÜÜ. أدت عملي 2 عند هÜÜإذ يبـلغ أقـل قيـمة ل )3ة السيما عند نسبة التشويب (٪ÜÜÜجم الحبيبي بـزيادة نسب التشويب المستعملدل الحÜمع في لألغشية المحّضرة. إلى الحصول على تراكيـب نانويـة ) مـما يشير 43nmهـذه النسبـة وهي ( 3 .ÙÃÜÜÜهـرت هـÜÜذهِ الدراسÜÜة أن عمليÜÜÜة األشابÜÜنسب التشـويب يـر أدت إلـى تزايد واضح في قيم االمتصاصيـة بـزيادةـة بالقصد ÜÜÜ ìعــة ضمن المـÜÜÜـة الواقÜÜÜـات الفـوتونيÜÜÜد الطاقÜÜÜلـة السيمـا عنÜÜالمستعم Ïnm)600-1100( األمÜÜر الذي يشÜير إلـى أتساع )3(% بالقصدير السيما عند نسبة التشويب أشابتها ة االمتصاص البصـري ألغشيـة أوكسيد الكادميوم النقيـة عندمنطق منطقة األشعة يÜالمرئية وجزء من تلك الطاقات الواقعة ف لتمتص بذلك معظم الطاقات الفوتونية الواقعة ضمن المنطقة تحت الحمراء والقريبة منها . ـةÜÜÜÜÜة عاليÜمÜاص ذا قيÜÜÜÜامل امتصÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜتلك معÜÜÜÜÜÜÜÜقي يمÜÜÜوم النÜÜادميÜÜÜÜيد الكÜÜÜÜشاء أوكسÜÜÜÜة أن غÜÜÜÜاسات البصريـÜÜÜÜـائج القيÜÜÜÜ. بينـت نت 4 )α >10 4 cm −1لمديات الطاق (ÜÜÜÜ) 3.1-1.48ةeV م (ÜÜÜما يشير إلÜعند المدى ـى حدوث انتقـاالت الكترونية مباشرة ÜÏÜة عنÜÜملÜÜÜالمستعسب التشويب ÜÜÜÜادة نÜÜزيÜÜÜصاص بÜÜامل األمتÜÜÜÜم معÜي قيÜÜÜواضح ف ع حدوث تزايدÜÜات مÜÜÜن الطاقÜÜÜور مÜÜÜالمذك أساس ذلك يستفاد منها في ) التي على3عند نسبـة التشويب (% هـاÜÜÜÜة لÜÜÜم قيمÜÜÜÜغ أعظÜÜÜة لتبلÜÜÜة الواطئÜÜÜونيÜوتÜÜالف اتÜÜÜالطاق شف اإلشارة البصرية في منظومة االتصاالت .صناعة الخاليا الشمسية وكوا 176 مجلة إبن الهيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية 2012 السنة 25 المجلد 2 العدد Ibn Al-Haitham Journal for Pure and Applied S cience No. 2 Vol. 25 Year 2012 ألغشيـة أوكسيد ن الدراسة الحاليةÜÜÜــة المستحصلة مÜÜـة البصريÜÜـوة الطاقÜÜـة أن قيمــة فجÜÜÜأظـهرت نتــائج الحسـابـات البصري . 5 2.15eV( äÃæكانت مسـاوية إلى ( )400nmبخير الحراري في الفراغ وبسمك (Üـقنيـة التÜÜالكـادميوم النـقيـة والمحـّضرة بت ، األمر )3ة (%)عند النسب1,925eV( قيمة لهاهذه القيمـة أخذت بالتناقص عند األشـابة بمعدن القصدير لتبلغ أدنى ص بذلكلتمت ند أشابتهـا بـالقصديرÜÜÜÜيد الكادميوم عÜÜÜة أوكسÜÜÜألغشيـة االمتصاص البصـري ÜÜÜÜى أتساع منطقÜالـذي يشير إل تحت ي منطقة األشعةÜÜÜعة فÜÜÜÜالواق اتÜÜÜÜن تلك الطاقÜÜÜزء مÜÜÜة وجÜÜة المرئيÜÜÜÜالمنطق عـة ضمنÜÜوتونيـة الواقÜـات الفÜÜÜظم الطاقÜÜÜمع . والقريبة منها الحمراء References 1. Jarzberzki , Z . M. ( 1973 ) Oxide Semiconductors , Pergamon Press , London . 2. Chopra , K . L . and Ranyan Das , S . (1993) Thin Film Solar Cells , Plenum Press , New York . 3. Chu , T . L . and Chu , S . S . ( 1990 ) , Degenerate Cadmium Oxide Films For Electronic Devices, J. of Electronic Materials , 19 (9) : 1003 –1005 . 4 . Varkey , A . ( 1994 ) , Transparent Conducting Cadmium Oxide Thin Films Prepared by a solution Growth Technique , J. of Thin Solid Films , 239: 211 . 5. Santos - Gruz , J ; Torrws - Delgado,G ; Castanedo - Perez , R ;Jimenez – Sandoval , S ; Marquez - Marin , J. and Zelaya - Angel , ( 2006 ) , Solar Energy Materials , J. of Thin Solid Films , 80 : 142 . 6 . Chu ,T. L. and Shirley , S.C. (1990) ,Solar Cell Technique , J. of Electronic Materials , 19: 1002 . 7. Ocampo , I . M ; Ferandez , A. M. and Sabastian , P. J. (1993) , Semiconductor Science Technology , J. of Thin Solid Films , 8 :750 . 8. Salunkhe , R. R. and Lokhande , C. D. (2008) , Sensors and Actuators , J. of Thin Solid Films , B129: 345 . 9. Hampel ,C. A. and Hawley, G.G .(1973) ,The Encyclopedia of Chemistry, 3 rd Edition , P: 169 . 10. Hampel , C. A . (1954) , Rare Metals Handbook , Oxford University Press . , P: 87- 103 . 11. Wells , A . F. (1984 ) , Structural Inorganic Chemistry , Oxford University , Clarendon Press . 12. Bhosale , C. H ; Kambale , A . V ; Kokate , A .V. and Rajpure , K. Y. (2005) , Materials Science And Engineering , J. of Electronic Materials , B 122: 67. 13. Maity , R . and Chattopadhyay , K . K .(2006) , Solar Energy Materials , Solar Cell , 90:597. 14. Saha , B ; Das , S. and Chattopadhyay , K. K. (2007) , Solar Energy Materials , Solar Cell ,91:1692 . 15. Yousif , M.G . ( 1989 ) , Solid State Physics , Vol .1 ,Baghdad University Press . 16. Yang, X. C .(2002) ,Mater Science Engineering, J.of Electronic Materials, B93: 249. 17 . Subramanyam ,T. K ; Uthanna , S . and Naidu , B. S. (1998) , Physical Script , J. of Thin Solid Films , 57: 317 . 18. Neamen , D. A . ( 1992 ) , Semiconductor Physics and Devices , University of New Mexico . 19. Sze , S. M. (1990) , Semiconductors Devices Physics and Technology ,Translated to Arabic by F. G. Hayaty and H. A. Ahmed, Baghdad Press . 20. Ibrahim , A . E . ( 2000 ) , The Fourth International Conference on Physics of Condensed Matter , Jordan University Press. 21. Ferro, R. and Rodriguez , J . A . ( 2000 ) , Solid State Physics , B220 : 299 . 177 مجلة إبن الهيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية 2012 السنة 25 المجلد 2 العدد Ibn Al-Haitham Journal for Pure and Applied S cience No. 2 Vol. 25 Year 2012 22. Ghosh , P. K . and Maity , R. ( 2004 ) , Solar Energy Materials , J .of Solar Cell Materials , 81: 279 . 23. Rusu , R. and Rusu, G.(2005) , J. of Optoelectronics and Advanced Materials , 7(2) : 823 . 24. Al - Magmaee , Z . T. (2003) , A study of Optical and Some Electrical Properties of ( CdO ) Films Doped by Silver Oxide ( Ag2O ) Prepared by the Chemical Spray Pyrolysis , M. SC. Thesis , Al-Mustansiriya University. 25. Ali , R . S . ( 2008 ) , A study Annealing Influence on the Optical Properties of CdO : Sb CdO Thin Films and Using Image Processing Technique fo Study Some Structural Properties , M. SC.Thesis , Al-Mustansiriya University. مقارنة النتائج المستحصلة من نماذج حيود األشعة السينية ألغشية أوكسيد الكادميوم ∶1)جدول ( )ÜCdO () لASTM) بنتائج بطاقة (1,3النقية والمشوبة بالقصدير بالنسب % ( Å) a( Observed a(Å) )ASTM( )hkl ( )ASTM( d (Å) Observed d(Å) )ASTM( 2θ Observed 2θ )ASTM( Sample 4.6418 4.6500 4.6649 4.695 111 200 220 2.6800 2.3250 1.6493 2.7120 2.3490 1.6610 33.4074 38.6952 55.6822 33.001 38.285 55.258 CdO (Pure) 4.6424 4.6506 4.6655 4.695 111 200 220 2.6803 2.3253 1.6495 2.7120 2.3490 1.6610 33.4039 38.6916 55.6756 33.001 38.285 55.258 CdO∶Sn (1%) 4.6571 4.6648 4.6760 4.695 111 200 220 2.6888 2.3324 1.6532 2.7120 2.3490 1.6610 33.2950 38.5687 55.5427 33.001 38.285 55.258 CdO∶Sn (3%) ) النتائج المستحصلة من نماذج حيود األشعة السينية ألغشية2جدول ( 3 ,1)أوكسيد الكادميوم النقية والمشوبة بالقصدير بالنسب ٪( FWHM deg G.S nm TSK T nm Sample 0.1618 53.54 R.T 400 CdO Pure 0.1658 52.25 473 400 CdO ∶Sn(1%) 0.2012 43.04 473 400 CdO ∶Sn(3%) 178 مجلة إبن الهيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية 2012 السنة 25 المجلد 2 العدد Ibn Al-Haitham Journal for Pure and Applied S cience No. 2 Vol. 25 Year 2012 ): قيم فجوة الطاقة لألنتقال المباشر المسموح ألغشية3جدول ( أوكسيد الكادميوم النقية والمشوبة بالقصدير بالنسب ) النقي بدرجة حرارة الغرفةCdO) : مخطط حيود األشعة السينية لغشاء (a )1 شكل )K 473وبدرجة حرارة ( %1 ) بنسبة تشوبSn:CdO: مخطط حيود األشعة السينية لغشاء b)(1 ) شكل Allow Direct Transition Eg(eV) Substrate Temperature TS (K) Film and Impurity Percentage 2.150 300 CdO Pure 2.125 473 CdO ∶ Sn (1%) 1.925 473 CdO ∶ Sn (3%) 179 مجلة إبن الهيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية 2012 السنة 25 المجلد 2 العدد Ibn Al-Haitham Journal for Pure and Applied S cience No. 2 Vol. 25 Year 2012 )K 473وبدرجة حرارة ( %3) بنسبة تشويب Sn:CdO: مخطط حيود األشعة السينية لغشاء C) (1) شكل ) النقية والمشوبة بالقصدير CdOوتون ألغشية (طيف االمتصاصية كدالة لطاقة الف)2شكل ( ) النقية والمشوبة بالقصديرCdOطيف االمتصاصية كدالة للطول الموجي ألغشية ()3شكل ( 180 مجلة إبن الهيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية 2012 السنة 25 المجلد 2 العدد Ibn Al-Haitham Journal for Pure and Applied S cience No. 2 Vol. 25 Year 2012 Ñ) النقية والمشوبة بالقصديCdOتغير معامل االمتصاص كدالة لطاقة الفوتون ألغشية ()4شكل ( ) النقيCdO) فجوة الطاقة البصرية لالنتقال المباشر المسموح لغشاء (a )5شكل %1بنسبة تشويب )CdO:Sn( ) فجوة الطاقة البصرية لالنتقال المباشر المسموح لغشاءb)5 شكل 181 مجلة إبن الهيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية 2012 السنة 25 المجلد 2 العدد Ibn Al-Haitham Journal for Pure and Applied S cience No. 2 Vol. 25 Year 2012 %3بنسبة تشويب )CdO:Sn( Áالمسموح لغشا المباشر لالنتقال) فجوة الطاقة البصرية C)5 شكل 182 مجلة إبن الهيثم للعلوم الصرفة و التطبيقية 2012 السنة 25 المجلد 2 العدد Ibn Al-Haitham Journal for Pure and Applied S cience No. 2 Vol. 25 Year 2012 Study the Influence of Sn Dopant on the Some Structural and Optical Properties of Pure Cadmium Oxide(CdO) Thin Films A. A. Shehab , T. H. Mahmoud Department of Physics, College of Education Ibn Al- Haitham , University of Baghdad Received in: 24 August 2011 Accepted in: 18 October 2011 Abstract In this research , pure Cadmium Oxide thin films were prepared by thermal evaporation Under vacuum method , where pure cadmium metal was deposited on glass Substrate in Room temperature (300K) at thickness (400 ± 30) nm with Deposition rate(1.1 ± 0.1) nm/sec And then we oxidize a pure cadmium Film in Temperature ( 350ºC ) for one hour with existence air flow. This research contained study of the influence of doping process by Tin metal (Sn) with two different ratios (1,3) % at substrate temperature (473K ) on the some structural properties of pure Cadmium oxide films . X-Ray diffraction pattern showed that all prepared films ( undoped and Sn doped ) are polycrystalline and of cubic kind with preferred orientation along [111] plane for all doped And undoped films , and the average grain size would Decrease with apparent shape when The ratio of Sn dopant increases until (43nm) at ratio (3%) , also this research included a study of the influence of Sn dopant with a mentioned ratios on the some optical properties of pure CdO films, such as calculation of the value of optical energy gap to allow direct transition, and studied and calculated the absorption coefficient . The optical investigation showed that all films prepared ( undoped and Sn doped) have Absorption coefficient with a value larger than (α >10 4 cm-1) and this value was increased when the increase of the ratios of Sn dopant specially in the low photon energy The optical energy gap was founded equal to (2.15 eV) for pure Cadmium Oxide film and it will decrease when the ratio of Sn dopant increases until (1.925 eV) For ratio (3%) . Keywords: Cadmium oxide , structural and optical properties , thermal evaporation Under vacuum , doping