تمت بعون الله المناقشة العلنية لأطروحة طالب الدكتوراه أيادأحمد صالح من فسم الغيزياء وذلك في يوم الاربعاء الموافق 2-9-2015 وذلك على قاعة المرحوم الاستاذ سالم عبد الحميد وكانعنوان الاطروحة هو :
تصنيع ودراسة خصائص كاشف ضوئي منأغشية CdO:Al الرقيقة
وقد تألفت لجنة المناقشة من الأساتذة الأفاضل :
أ. د. نادر فاضل حبوبي رئيساً
أ. م.د. حسين خزعل رشيد عضواً
أ. م.د. أيسر جمعة ابراهيم عضواً
أ. د. سه وينج نور الدين رفيق عضواً
أ. د. سمير عطا مكي عضواً / مشرفاً
أ. د. علية عبد المحسن شهاب عضواً / مشرفاً
في هذا البحث, تم تصنيع كاشف من المفرق الهجين (n-CdO:Al/p-Si) ثمدراسة خصائصه, والمحضر من ترسيب أغشية (CdO) النقية والمطعمة بالألمنيوم (CdO:Al) بطريقة التبخير الحراري فيالفراغ على قواعد سليكونية أحادية البلورة بإتجاهية (111). إذ تم تحضير هذهالأغشية بمرحلتين: إشتملت المرحلة الأولى على ترسيب معدن الكادميوم النقي (Cd) على قواعد زجاجية وسليكونيةبدرجة حرارة الغرفة (300K) وبسُمك(300∓20 )nm وبمعدل ترسيب (1∓0.1 )nm/sec ومِن ثُمّ أكسدة أغشية (Cd) المُحضرة بدرجة حرارة (400 )oC لمدة ساعة كاملة بوجود تدفقالهواء. و إشتملت المرحلة الثانية تطعيم هذه الأغشية بطريقة الإنتشار الحراريبالألمنيوم (Al) بنسبتطعيم (0.5, 1, 2)% وبدرجة حرارة أساس (473K).
دُرستالخصائص التركيبية, البصرية والكهربائية وقياس تأثير هول لأغشية CdO النقية والمطعمة وكذلك تمدراسة الخصائص الكهربائية والفولطائية الضوئية للمفرق الهجين CdO/Si النقي والمُطعم .
دُرسِتالخواص التركيبية بإستعمال تقنية (XRD), وكذلكمواصفات مورفولوجية السطح للأغشية الرقيقة المحضرة بإستعمال تقنية (SEM) و (AFM). أظهرت نتائج قياسات حيود الأشعة السينية (XRD) أن جميـع الأغشية المحضّرة(بنوعيها النقي والمُطعم) كانت ذات تركيب بلوري متعدد التبلور ومن النوع المكعـبمع هيمنة النمو بالإتجاه (111) للأغشيـة المحضّرة كافة فضلاً عن حـدوث إزاحة فيزاوية الحيود وإنخفاض فـي شـدة القمـم المميـزة وتنـاقص فـي معـدل الحجم الحبيبيبزيـادة نسـب التطعيم بالألمنيوم .
أمانتائج الفحوصات المجهرية فقد أثبتت وجود التراكيب النانوية وإن جميع الأغشيةالمحضرة كانت متجانسة, ناعمة و شكل الحجم الحبيبي المتكون أشبه بالشكل الكروي منخلال قياسات المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) الذي بيّن حقيقة تكوّن جميع التراكيب النانويةبأشكالها وأحجامها المختلفة. بالإضافة الى ذلك فقد أوضحت نتائج فحوصات مجهر القوةالذرية (AFM) وجودهذه التراكيب الذي بيّن بدوره أيضا أن لزيادة نسبة التطعيم تأثيراً في معدل خشونة السطح (RMS), إذ يزداد معدل الخشونة ويقل الحجم الحبيبي معزيادة نسبة التطعيم بالألمنيوم, التي كانت متطابقة مع تحليلات الأشعة السينية (XRD).
تمثلتالخواص البصرية بدراسة كلٌ من طيف النفاذية والإمتصاصية بصفتهما دالة للطول الموجيضمن المدى (400-1100 ) nm ولجميعالأغشية. ومن خلال النتائج وُجِد أن كِلا قيمتي النفاذية وفجوة الطاقة البصريةتتناقصان من ((75% و 2.24eV)) إلى(20%) و((2.1eV علىالترتيب, وبالإعتماد على نسبة تشويب الألمنيوم Al)) في الأغشية المحضرة. كذلك أحتوت الدراسة علىحسابات الثوابت البصرية (معامل الإمتصاص, معامل الإنكسار, معامل الخمود, وثابتيالعزل الحقيقي والخيالي) بصفتها دالة لطاقة الفوتون الساقط على الغشاء. وقد وُجِدأن قيم فجوة الطاقة لغشاء CdO يمكنالتحكم بها عن طريق نسبة التشويب بالألمنيوم بسبب زيادة عرض المستويات الموضعية فيمنطقة فجوة الطاقة البصرية للأغشية. وأظهرت النتائج تحسّن الخصائص والثوابتالبصرية لأغشيةCdO:Al يجعل هذه الأغشية واسعة التطبيقات بصفتهاأكـاسيد موصلـة شفـافة في مجال النبائط الإلكتروضوئية .
إشتملتدراسة الخواص الكهربائية للأغشية المحضرة تغير المقاومية الكهربائية كدالة لتغيردرجة الحرارة ضمن المدى الحراري (303-503 )Kأظهرت النتائج أن التوصيلية تزداد بزيادة كلٌمن درجة الحرارة ونسبة التطعيم, مع وجود طاقتي تنشيط تشيران إلى وجود آليتينللتوصيل. وتبين من خلال قياسات تأثير هول أن نوع التوصيلية لأغشية مادة CdO و CdO:Al هي من النوع السالب- المانح (n-type), مع إنخفاض قيمة معامل هولبإزدياد نسبة التطعيم, في حين تزداد كلٌمن كثافة الحاملات والتحركية بإزدياد نسبة التطعيم .
بينّتدراسة خواص الأغشية المحضرة أن أفضل الخصائص تمركزت في الغشاء {CdO:Al(1%)} الذي إنعكس إيجابياًعلى تحسين الخصائص الكهربائية والفولطائية الضوئية والكشفية للكاشف المُصنّع .
أظهرتنتائج قياسات (تيار-جهد) في حالة الظلام للكاشف الضوئي المُحضر صفة التقويموالسلوك الأُسي لتيار الإنحياز الأمامي، وأن أقل تيار ضوضاء كان للمفرق الهجين {CdO:Al(1%)/Si}, وكذلكفإن عامل المثالية للمفارق الهجينة يقل بزيادة نسبة التطعيم, إذ بلغ أقل قيمة له(1.72) عند النسبة (1 %Al). بينتنتائج قياسات (سعة – جهد) أن المفرق المصّنع هو من النوع الحاد, وأن جهد البناءالداخلي (Vbi) يزدادبزيادة نسبة التطعيم ومن حساب ( (Vbiإستدلعلى تحسّن خصائص المفرق المتكون وإمتلاك الكاشف الضوئي منطقة نضوب عريضة نوعاً ماعند إستعمال (CdO) المُطعمبالألمنيوم بنسبة (1%) . كما أوضحت القياسات الكهروضوئية زيادة في تيار الإضاءةللمفارق الهجينة مع زيادة كلٌ من شدة الإضاءة الساقطة ونسبة التطعيم .
أظهرتنتائج قياسات الإستجابية الطيفية أن الكواشف المصنعة تعمل ضمن المنطقةالطيفية (400-1100 )nm و وجود قمتين للكاشف CdO/Si النقي: الأولى عند الطولالموجي (550nm) والثانيةعند الطول الموجي (940nm), وأظهرالكاشف المُطعم بالنسبة (0.5%) قمتين: الأولى عند الطول الموجي (560nm)والثانية عند الطول الموجي (940nm)مما يدل على حدوث إزاحة طيفية في الإستجابيةضمن المنطقة المرئية عند التشويب بالألمنيوم .
ولوحِظأن أفضل نتائج للكواشف الضوئية المحضرة كانت عند نسبة التطعيم (1%), حيث بلغت أعلىقيمة للإستجابية الطيفية (0.6685 A/W), وأنالكفاءة الكمية القصوى بلغت (88.18%), وأعلى قيمة للكشفية النوعية كانت بحدود(1.85 1012cm.Hz1/2.W-1) عندالطول الموجي (940nm) ، التي تم الحصول عليها عند درجة حرارة الغرفة وبإستعمال جهدإنحياز عكسي مُسلط على الكاشف مقداره .(3Volts)
بينتالنتائج عموماً إمكانية تصنيع كواشف ضوئية من المفرق الهجين {CdO:Al/Si} وبإستجابية كبيرةوبكفاءة عالية وفق طريقة وظروف التحضير المذكورة في الدراسة, التي تعمل ضمن منطقةالأشعة المرئية و منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة من الطيف الكهرومغناطيسي .
وحضر المناقشة جمع غفير من الحضورالكرام.
تمنياتنا للاستاذ اياد دوام التقدم والنجاح.
