2011) 1( 24مجلة ابن الھیثم للعلوم الصرفة والتطبیقیة المجلد (PbS) الرقیقة ألغشیةل التركیبیةالخصائص فيدراسة تاثیر طریقة التحضیر اسماعیل حمیدیاسر جامعة دیالى،كلیة التربیة االساسیة،قسم العلوم 2009كانون االول 7استلم البحث في 2010اذار 9في قبل البحث الخالصة .بطریقتي التبخیر الحراري في الفراغ والتحلل الكیمیائي الحراري PbSتم في هذا البحث تحضیر غشاء ظهـر بشـكل مكعبـي PbSان نمـو أغشـیة وتبین . (XRD)من خالل قیاسات PbSدرست الخصائص التركیبیة ألغشیة ه تــوكانـت قیم (a)حســب ثابـت الشــبیكة ،(200)بقمــة حـادة ســائدة باتجاهیـة (Polycrystalline cubic)متعـدد البلـورات (5.9358)Å و التبخیـر الحـراري طریقـة ب ةلالغشـیة المحضـر (5.969-2.978 Å) لالغشـیة المحضـر بطریقـة التحلـل ةالمحضـر (PbS)الغشـیةم الحبیبـة كمـا وجـد أن حجـ. علـى التـوالي (553K , 573K) الكیمیـائي عنـد درجـة حـرارة (152.15)بینمـا فـي االغشـیة المحضـر بطریقـة التحلـل الكیمیـائي كانـت قیمـة الحجـم الحبیبـي Å(335.81)هو بالتبخیر Å. (PbS) درست الخصائص التركیبیة لألغشیة الرقیقة :الكلمات المفتاحیة الجانب النظري التقنیــات التـي سـاهمت فــي تطـویر دراســة أشـباه الموصــالت، وأعطـت فكــرة أهـم ىحــدأتعـد تقنیـة األغشــیة الرقیقـة لوجیـا الفــراغ فـي تطـور اسـتخدامات األغشـیة الرقیقــة و واضـحة عـن العدیـد مـن خصائصـها الفیزیائیــة، كمـا سـاهم اسـتخدام تكن . [1]بشكل كبیر جدًا اعة الكواشـف الكهروبصــریة ضــمن ، كمــا تـدخل فــي صــن[2]تصــنیع الخالیـا الشمســیة تـدخل االغشــیة الرقیقـة فــي (Galena)، ویوجد في الطبیعة بلورات كبیرة منتظمة (2.97Ǻ)هي (Pb-S)كما ان طول اآلصرة . مدیات طیفیة محددة (agrey-blue)ومنتشرة بشكل واسع فـي كـل مكـان مـن العـالم وهـو الخـام األكثـر أهمیـة للرصـاص، ویملـك میـزة فلزیـة (mmHg 20)وكبریتید الرصاص مادة مستقرة التتغیر، وتمتلك ضغط بخـار بحـدود .[3] (g/cm3 7.6)وكثافة بحدود ، وان العدیــد مـــن المركبــات العضــویة المعروفــة تمتلــك آصـــرة (1200ºC)ویغلـــي عنــد درجــة حــرارة (ºC 1000)عنــد (Lead-Sulphide) [3]التساهمیة . مرسـبة علـى قواعـد مـن الزجـاج بعملیـة الغمـر الجـاف ال (PbS)بتحضیر اغشیة 4[ (1981)[ (Chaudhuri)قام ، وقـد كانـت هـذه االغشـیة ) 200(و) 111(وجود قمم واسعة ناشـئة عـن االنعكاسـات مـن (XRD)اظهرت فحوصات إذ ، بتصـنیع كاشــف المفـرق الهجــین (2003)عــام ]5[) زهیـر(قـام ( μm 0.01)التبلـور وتمتلــك حجـم حبیبــي بحـدود متعـددة (PbS/Si) تخدام تقنیـة ،باســ(CSP) علــى قواعــد مـن الســیلیكون(Si) عنـد درجــة حــرارة ) 111(احادیـة التبلــور باتجاهیــة (623 K) ، . ومن فحوصات(XRD) 200(تركیب متعدد التبلور واالتجاه السائد هو يظهر بان االغشیة ذ.( 2011) 1( 24مجلة ابن الھیثم للعلوم الصرفة والتطبیقیة المجلد تسـتخدم تقنیــة حیـود األشــعة السـینیة أو اإللكترونــات أو النیوترونــات لتحدیـد صــفة التبلـور أو العشــوائیة للمــواد، إذ ـــد الــــدوران ـــیئة ال تتغیــــر عنــ ـــنقط المضـ ـــل (2π/4)یتــــألف نمــــط الحیـــــود للبلــــورة األحادیــــة مـــــن سلســــلة مــــن الــ بســــبب تماثــ [4](Fourfold) إضــاءة حـادة وغیــر يبلـور فتكــون علـى شــكل سلسـلة حلقــات متمركـزة ذلمـواد متعــددة التالــى ا، أمـا بالنسـبة العشوائیة فتكون حلقاتها عریضة وضعیفة اإلضاءة ومتحدة المركز الى المواد، أما بالنسبة [6]متداخلة علـى (2ΦB=6-60)لمـدى مـن الزوایـا Monochromatic X-rayطول موجي أُحـادي يإذ عند تسلیط أشعة سینیة ذ نتیجـة النعكاسـات بــراك عـن السـطوح البلوریـة المتوازیـة التـي یحصـل عنـدها تــداخل Peaksلغشـاء سـوف تظهـر قمـم سـطح ا (Bragg’s law)لموجات األشعة السینیة المنعكسـة، ویمكـن اسـتخدام قـانون بـراك (Constructive Interference)بناء :[6]آلتیة بین المستویات في الشبیكة من العالقة ا (d)لحساب المسافة 2d sin ΦB = n λ ……(1) ، فـأن الـنمط المكعبـي یتحـدد (PbS)هو النمط السائد ألغشیة و (Cubic Structure)وفي حالة التركیب المكعبي :[7] ة باستعمال الصیغة االتی (XRD)من طیف a-lattice constantبثابت الشبیكة 1/d 2 = (h 2 +k 2 +ℓ 2 ) / α 2 …(2) American Society of Testing Materials)(ASTM) سـتعانة بجـداول الثوابـت وباال dومـن معرفـة Cards) من دقة تركیب األغشیة ونوعها، وكـذلك الحصـول علـى معـامالت میلـر ثبتأمكن الت(hkl) (Miller indices) . للمـواد المتبلــورة دورًأ مهمــًا فــي تحدیــد خصـائص المــادة، ویمكــن تقــدیره مــن Grain Size (g.s)حجــم الحبیبــة یـؤدي :[7]والتي تدعى بعالقة شیرر Full Width at Half Maximum (FWHM)بطریقة XRDطیف Φ ……(3) g.s = λ / B cos .هو عرض النصف لمنتصف القمة B:إذ الهدف من البحث فـي تـاثیر طریقـة التحضـیر ودراسـة ، بطریقتي التبخیر الحراري في الفراغ والتحلـل الكیمیـائي الحـراري (PbS)تصنیع أغشیة . خصائصها التركیبیة بعض الجانب العملي Edward Speedvacفراغ نوع في الحراري التبخیر ال تین وهما منظومةتم في هذا البحث استخدام منظوم Unit)( ، لتحضیر األغشیة الرقیقة من كبریتید الرصاص التي استخدمت الكیمیائي الحراري تحللومنظومة ال(PbS). 10)(جدًا یصل الى ضتتم عملیة التبخیر الحراري تحت ضغط منخف -5 Torr اذ تحتوي منظومة التبخیر، 10) (بایصال الضغط الى Rotary Pump) (الحراري بالفراغ عادة على مضختین تقوم االولى وهي المضخة الدوارة -3 Torrوهي مضخة االنتشار خرى،ثم تقوم المضخة اال)Diffusion Pump ( ى 10)(بایصال الضغط ال -5 Torr او اقل . ) Pirani Gage( یر الحراري بالفراغ نوعان من مقاییس الضغط ، النوع االول یسمى مقیاس بیرانيویلحق بمنظومة التبخ 10(یعمل ضمن المدى -3 Torr-2 Torr (یسمى مقیاس بیننك خر، والنوع اال )Penning Gage ( یقیس ضغوطا 10) واطئة جدًا تصل الى حدود -5 Torr) او اقل. قیة المجلدمجلة ابن الھیثم للعلوم الص 2011) 1( 24رفة والتطبی كًال من مادة استعملت الكیمیائي الحراري تحللباستخدام منظومة ال (PbS)للحصول على أغشیة كبریتید الرصاص بعیاریة CS(NH2)2 مع مادة الثایوریا (0.05)بعیاریة Lead Nitrate (Pb(NO3)2) نترات الرصاص : وكما موضح في التفاعل اآلتي (K 573)تفاعل بدرجة حرارة قاعدة ویحدث ال(0.05) Pb(NO3)2+ CS(NH2)2+ 3H2O→ PbS+ 2NH4NO3+ CO2↑+ H2O .على سطح القاعدة (PbS)وبذلك نحصل على غشاء رقیق من مادة وعند الترسیب تتحلل نترات األمونیوم بفعل الحرارة . یمكن معرفة سمك الغشاء عن طریق فرق الكتلة بین القاعدة قبل الترسیب وبعده إذیة في دراستنا الطریقة الوزن تاعتمد بحث التعرف على طبیعة التركیب البلوري لمادة كبریتید الرصاص معرفة ثابت و من نوعها، ثبتوالت )PbS(تم في هذا ال لالغشیة المحضرة t=620 nm)(وبسمكوقیاس الحجم الحبیبي من تشخیص قیاسات االشعة السینیة ، الشبیكة وقد استخدم جهاز حیود االشعة السینیة من نوع . لالغشیة المحضرة بالتحلل الكیمیائي (t = 247nm)وسمكبالتبخیر )(Shimadzu مودیل)XRD 6000.( النتائج والمناقشة ي الفراغ المحضرة بطریقة التبخیر (PbS) حیود األشعة السینیة ألغشیة (1)یظهرالشكل اذ یمكن أن ،الحراري ف ت ویستدل أن األغشیة المحضرة ذ تركیب مكعبي ،وذلك بتحلیل القیم ووذ (Polycrystalline)تركیب متعددة البلورا ت ،(PbS)بإستعمال قائمة مرجعیة الشدات لإلنعكاس لجداول (ASTMCARDS) العملیة وفقًا إلى وقیست المسافا العملیة (2θ)، وقورنت قیم (1)كما في المعادلة Bragg lawبراك یات مختلفة بأستعمال قانونلمستو (d(hkl))البینیة ، تظهر درجة {(311),(220),(200),(111)}وكانت قریبة منها ولوحظت قمم االنعكاسیة وهي ASTM CARDSمع ة وهذه النتیجة كانت اف (200)عالیة من التبلور مع قمة قویة حادة سائدة بأتجاهیة ضل مما تم التوصل الیه في االغشی ، كذلك ( A,B,2 )الشكل على التوالي (553K , 573K)الحراري عند درجة حرارة الكیمیائي تحللالمحضرة بطریقة ال a (5.9358)وكانت قیم (2)من المعادلة Lattice constant (a)حسب ثابت الشبیكة Å وهذه القیمة مقاربة إلى القیم تحللافضل مما تم التوصل الیه في االغشیة المحضر بطریقة ال، وهي (Å 5.9362)وهي ASTMفي الموجودة ب على التوالي (553K , 573K) عند درجة حرارة a (2.978-5.969 Å)كانت قیم إذ، الكیمیائي ویرجع سب ع (g.s) الحجم الحبیبيیر یمكن تقد .[4,7,8,9] .درجة الحرارة ظروف التحضیر واختالف الى هذا االختالف من اتسا وجد أن فقد ،(3)بعد تعویض القیم العملیة في معادلة FWHMالمعتمدة على طریقة خط الحیود بأستعمال معادلة شیرر تحللوهي افضل مما تم التوصل الیه في االغشیة المحضر بطریقة ال Å(335.81)هو (PbS)حجم الحبیبة لغشاء ب الحبیبيحجم الإن مدى إذ، Å (152.15)ة الحجم الحبیبي كانت قیم إذ، الكیمیائي یتغیر تبعًا لدرجة حرارة الترسی . وطریقة التحضیر [9,10, 4,7,8] ،وهذا یتوافق مع الدراسات السابقة االستنتاجات في التوصل إلیهاألغشیة المحضرة بالتبخیر أفضل مما تم أن(PbS) لغشاء التركیبیةخواص تبین من خالل حساب ال 1- .التحلل الكیمیائي الحرارياألغشیة المحضرة بطریقة .(200)تمتلك قمة حادة سائدة وباتجاهیة PbSان اغشیة كبریتید الرصاص 2- 2011) 1( 24مجلة ابن الھیثم للعلوم الصرفة والتطبیقیة المجلد المصادر 1. Chop ra, K. L. (1969) Thin Films Phenomena”, M c Graw Hill, London, 55-59. 2.Smith, R. A. (1987). Semiconductors”, Snd Ed, Cambr idge Univ ersity Press, London . 3. Bahar, J.C. JR, (1973),Comprehensive Inorganic Chemist ry , Pregamon Press, Great Britain, 4.Chaudhuri ,T.K.; Acharya, H.N. and Nay ak, B.B.(1981) "Thin Solid Fi lms, 83 PP.L 169- L172 5.Hussain Z. (2003). fabrication and st uded the Electrical and p hotovoltaic p rop erties for PbS/Si hetrojunction detector“ M Sc. Thesis College of Education Al-M ustansiriy ah University , Baghdad 6. Kittel, C. (1976). Introduction to Solid State Phy sics", Fth Ed, John. Wiley and Sons, USA. 7. Sirotin, Y. and Sh askolskaya M . (1982). Fundamental of Cry stal Phy sics, M ir Publishers, M oscow, 8. Judita, P. (2004), Growth Kinetics and Prop erties of Lead Sulfid e Thin Films Dep osited on Cry stalline Silicon’’, Summary of Doctoral Dissertation , Phy sical Science, Kaunas University of Technology , 9. Eman, N. M . (2004),Fabrication of Pbx S1-x Detectors”, Ph.D. Thesis, College of Science, University of Baghdad. 10. Jason, R.E. (2004),A Noval Single – Precursor Nanop articles Growth Technique for Luminesc ent M etal Sulfide ( CdS,Pb S,ZnS) with Hy drop hilic M odification" , Ph.D Thesis , Troy , New York , المحضرة بالتبخیر الحراري (PbS) األشعة السینیة ألغشیةطیف :)1(شكل R el a ti v e In te n si ty ( % ) θ2 2011) 1( 24مجلة ابن الھیثم للعلوم الصرفة والتطبیقیة المجلد المحضرة بالتبخیر الحراري (PbS) األشعة السینیة ألغشیةطیف ) 1(الشكل 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 20 30 40 50 60 Angle, 2  (degree) R el a ti v e In te n si ty ( % ) (K 573)درجة حرارة عند تحلل الكیمیائي الحراريالمحضرة بال(PbS) األشعة السینیة ألغشیةطیف :)A 2(شكل (220) (311) 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 A n g l e , 2  (d e g r e e ) R el a ti v e In te n si ty ( % ) (111) (200) (420) (440) (111) (200) IBN AL- HAITHAM J. FOR PURE & APPL. S CI. VOL.24 (1) 2011 Study the Effect of Method of Preparing o n the Structure Properties of (PbS) Thin Films Y. I. Hameed Departme nt of Science,College of Basic Education,Unive rsity of Diyala Recei ved in December 7, 2009 Accepted in March 9 , 2010 Abstract In this research we prepared PbS thin films with vacuum thermo evaporation p rocess and chemical sp ray py rolysis. Structure p rop erties were st udied for PbS thin films through (XRD) measurement. PbS thin films growt h appear as Poly cry stalline cubic and sharp p eak with directional (200) then calcu lated Lattice constant (a) and the values are (5.9358)Å for (PbS) films p rep ared by thermo evap oration , (2.978-5.969 Å) for films p rep ared by chemical sp ray py roly sis at temp erature degree (553K , 573K) sequence .Then it was found that t he grain size for (Pb S) thin films p repared by thermo evap oration is (335.81)Å while the grain size for films p repared by chemical sp ray py rolysis is (152.15) Å . Key Words : Structure p rop erties were studied for PbS thin films (K 553)عند درجة حرارةبالتحلل الكیمیائي الحراري المحضرة (PbS) شیةاألشعة السینیة ألغطیف :)B 2(شكل