قسم الفيزياء يناقش رسالة تبحث في امكانية تصنيع نبيطة و دراسة خصائصها عند نسب تشويب مختلفة

ناقش قسم الفيزياء في كلية التربية للعلوم الصرفة (ابن الهيثم) رسالة الماجستير الموسومة (تحضير ودراسة خصائص أغشية اوكسيد النيكل المشوبة بالليثيوم) للطالبة (لقاء صادق علي) والتي انجزتها باشراف  التدريسية (أ.د. علية عبد المحسن شهاب).

ويهدف البحث الى تحضير مادة ( NiO ) بطريقة كيميائية وترسيبها على شكل اغشية رقيقة لدراسة بعض الخواص الفيزيائية و دراسة اثر تشويب المحلول المحضر لاوكسيد النيكل ( NiO ) بمادة الليثيوم ( Li ) على خصائص الاغشية المحضرة ودراسة الخواص التركيبية والبصرية والكهربائية للأغشية المحضرة ( NiO ) النقية والمشوبة بمادة الليثيوم بالنسب ( 2%,4%,6%,8% ) واعتمادا على ذلك بالاعتماد على النتائج المستحصلة للخصائص المدروسة امكانية تصنيع نبيطة ودراسة خصائصها عند نسب تشويب مختلفة .

وتم في هذا البحث تحضير مادة اوكسيد النيكل باستخدام الطريقة الكيميائية . رسبت اغشية اوكسيد النيكل النقية والمشوبة بالليثيومLi) )  بتراكيز مختلفة %( 2,4,6,8)  على قواعد من الزجاج باستخدام تقنية الصب بالقطرة بسمك (150nm وبعدها تم تلدين الاغشية المحضرة بدرجة حرارة 300ºCلمدة ( 60 sec ) . تم دراسة تأثير نسب التشويب بالليثيوم في الخصائص التركيبة والبصرية  لاغشية NiO النقية والمشوبة. اظهرت نتائج فحوصات الاشعة السينية ان الاغشية النقية والمشوبة  ذات  تركيب متعددة التبلور من نوع مكعب وبالاتجاه السائد (111). أشارت بيانات مجهر القوة الذرّية (AFM) الى ان التركيب نانوي. اشتملت دراسة الخصائص البصرية طيف النفاذية للأغشية المحضرة لمدى الاطوال الموجية nm(300-900) اذ تبين ان نفاذية اوكسيد النيكل النقي كانت عالية تتراوح بين %(80-90) تقريبا في المنطقة المرئية , ووجد انه بعد التشويب تقل النفاذية وتزداد الامتصاصية , تم حساب فجوة الطاقة ووجد انها تقل بزيادة نسبة التشويب (2.3,2,1.9,2.1,2.2)eV , تم حساب خصائص بصرية مهمة اخرى والمتمثلة بمعامل الامتصاص ، معامل الخمود.تم دراسة الخصائص الكهربائية للأغشية المحضرة ووجد ان تركيز الحاملات يزداد بزيادة نسب التشويب والتحركية تقل .

تم ترسيب الاغشية الرقيقة على ارضية من مادة ( FTO) لتصنيع ثنائي شوتكي وتم دراسة خصائص      ( I-V) وخصائص ( C-V ) ووجد ان قيم (vbi) تقل بزيادة نسب التشويب (2.4,0.4,0.2,0.8,0.6)V, تم تصنيع خلية شمسية ووجد ان كفاءة الخلية تزداد بزيادة نسب التشويب 6.6-11.44)%) وان أعلى كفاءة تم الحصول عليها عند نسبة التشويب (4% Li ) .

الاستنتاجات

1. امكانية تحضير أغشية رقيقة بتقنية بسيطة وواطئة الكلفة (تقنية الصب بالقطرة )وبمواصفات مطابقة للكارتات القياسية .

2. أظهرت نتائج فحوصات الأشعة السينية ان جميع اغشية ( NiO ) النقية والمشوبة بالليثيوم بالنسب %( 2,4,6,8 ) والملدنة بدرجة حرارة ºC (300 ( تركيباً متعدد التبلور من النظام البلوري المكعب .

3. من قياسات ( AFM) تبين ان الاغشية نانوية التركيب وان التشويب بالليثيوم يؤدي الى نقصان في الحجم الحبيبي .

4. من النتائج البصرية تبين ان اغشية ( NiO) النقية المحضرة تمتلك نفاذية عالية مما يجعلها ملائمة كنافذة للخلية الشمسية , طيف النفاذية يقل بزيادة نسب التشويب وتزداد الامتصاصية .

5. تبين من جميع الفحوصات ان تشويب مادة ( NiO ) بالليثيوم بالنسب ( 2%,4%) تؤدي الى تحسين الخصائص التركيبية والبصرية والكهربائية للأغشية المحضرة اما عند نسب التشويب (6%,8% ) تظهر العيوب في تركيب الغشاء و يقترب التركيب البلوري من الحالة العشوائية .

6. بترسيب مادة ( NiO) النقية والمشوبة بالليثيوم على ارضية من مادة موصلة (FTO) نحصل على ثنائي شوتكي ذات كفاءة عالية .

7. بعد دراسة معلمات الخلية الشمسية وحساب الكفاءة وعامل الملء لجميع الاغشية المحضرة تبين ان افضل كفاءة للخلية عند نسبة التشويب 4%

التوصيات           

1. تحضير جسيمات نانوية لمادة NiO بطريقة الاستئصال الليزري او بطريقة التحلل الكهربائي مما يضمن الحصول على جسيمات ذات ابعاد نانوية صغيرة جدا لما له من تاثير في جميع الخصائص الفيزيائية .

2. ترسيب جسيمات محلول NiOالمشوبة بالليثيوم على ارضية من السليكون المسامي وذلك لتحسين الاستجابة الطيفية والكشفية النوعية للسليكون المسامي  .

3. تشويب مادة NiO بمادة الفضة لما لها من تركيز عالي لحاملات الشحنة وبيان اثر ذلك على الخصائص الكهربائية والكهروضوئية .

4. استخدام اغشية NiO بتطبيقات اخرى مثل الكاشف الضوئي والمتحسس الغازي .

---

Department of Physics discusses Fabrication and studying the characteristic of NiO:Li  thin film

The department of Physics in college of education for pure science (Ibn Al-Haitham) discussed MS.C. Thesis on Fabrication and studying the characteristic of NiO:Li  thin film of student Liqa’a Sadiq Ali supervised by prof.Dr.Alia Abdulmuhsen Shihab    

Abstract

Nickel oxide was prepared using the chemical method. Li-doped NiO thin films with different concentrations (2,4,6,8)% was deposited on glass substrate using drop casting technique with thickness (150nm, and then the annealing at (300°C) for 60 sec. The effect of the lithium doping concentration on the structural and optical properties of Li: NiO films were examined. The structure of the prepared films were described by x-ray diffraction (XRD) and Atomic Force Microscopy (AFM).The results of X-ray pattern showed the NiO and Li: NiO films to have a polycrystalline structure of a cubic type and preferred orientation (111).Atomic Force Microscopy (AFM) data indicated that the structure was nano scale. The study of optical properties included the transmittance spectrum of the prepared films of the wavelengths of (300-900)nm, It was found that the transmittance of pure nickel oxide is high between about 80-90% in the visible area after doping by Li The transmittance decreases and the absorption increases. The energy gap was also calculated and found to be decreasing by increasing the doping concentration (2.3, 2,1.9,2.1,2.2). Other important optical properties of the absorption coefficient and extinction coefficient were calculated. The electrical properties of the prepared films were studied. It was found that the concentration of the carriers increases with increasing doping concentration and mobility decreases. The thin films were deposited on a substrate of FTO to make of schottky diode. The characteristics of I-V, C-V were studied it was found the (v_bi) decreasing with increasing doping concentration (2.4,0.4,0.2,0.8,0.6)V. A solar cell was found the efficiency of the cell was increased by increasing the doping concentration (6.6-11.44) The highest efficiency was achieved at 4% Li