تأثير التطعيم الثنائي بالفلور والكوبالت على الخصائص البنيوية والضوئية و الكهربائية للأغشية الرقيقة لأكسيد الزنك مرسبة بتقنیة رذاذ الإنحلال الحراري

Abstract

يتمثل العمل المنجز في تحضير طبقات رقيقة من أكسيد الزنك (ZnO) باستعمال إيثانوات الزنك [Zn (C2H3O2) 2·2H2O]كمكون أساسي، و طبقات رقيقة من ZnO ثنائي التطعيم بنسبة ثابتة من الفلور (3%) و نسب مختلفة من عنصر الكوبالت [1.5-2.5-3.5-4.5-5.5 (%)]. استعملنا في العملية التطعيم كلوريد الكوبالت (CoCl2·6 H2O) و فلوريد الأمونيوم (NH4F). تم الترسيب بطريقة الرش مع الانحلال الحراري على ركائز من الزجاج العادي درجة حرارتها 380 درجة مئوية و ضغط 2 بار. استعملنا في هدا العمل التوصيف بعدة تقنيات منها بحيود الأشعة السينية، قياس النفادية البصرية بواسطة مطياف الأشعة فوق البنفسجية و المرئية ، قياس الناقلية الكهربائية بطريقة الأربع النقاط. تحصلنا على طبقات رقيقة يتراوح القد الحبيبي فيها بين 18.55 و 7.62 نانومتر، و كثافة الإنخلاعات محصورة في المجال 2.187– 2.907]×(10¹⁴ m¯²)]، و أن البنية البلورية لـZnO سداسية متراصة ثابت الشبكة الأساسي قيمته بين [5.1347 – 5.2023 Å]. بينت النتائج بأن أغشية ZnO النّقي والمطعمة بعنصري الفلور و الكوبالت تمتلك نفاذية عالية تتراوح ما بين [ 70% - 80%] في منطقة الطيف المرئي والمنطقة تحت الحمراء القريبة. أما للفاصل الطاقي البصري و طاقة أورباخ فقد سجلت قيم في المجالين [ 3.269 – 3.403 eV] و [ 0.124 – 0.309 eV] على الترتيب. أخيرا، لاحظنا أن الناقلية الكهربائية تتغير بزيادة تركيز الشوائب و كانت أكبر القيمة من أجل العينة (3.5% فلور – 4.5% كوبالت) بالمقدار 6.676 ميكروسيمنس على السنتيمتر

The work carried out is the preparation of zinc oxide (ZnO) thin films using zinc acetate [Zn (C2H3O2)2·2H2O] as the basic precursor, and ZnO thin films co-doped with a fixed rate fluorine (3%) and different levels of cobalt (1.5-2.5-3.5-4.5-5.5 (%)). We used cobalt chloride (CoCl2 6 H2O) and ammonium fluoride (NH4F) for the doping. The deposition was carried out by spray pyrolysis on ordinary glass substrates at a temperature of 380 °C and a pressure of 2 bars. In this work, we used several characterization techniques, including X-ray diffraction, measurement of optical transmittance by means of UV and visible ray spectrometry, and measurement of electrical conductivity by the four-probe method. We obtained thin films whose grains have a size ranging from 18.55 to 7.62 nm, the values of the density of the dislocations are between [2.187 and 2.907 × (10¹⁴ m¯²)], and the crystal structure of ZnO is compact hexagonal, the main crystal parameter has a value between (5.1347 - 5.2023 Å]. The results showed that the thin films of pure ZnO and co-doped by two The elements of fluorine and cobalt have a high transmittance between [70% - 80%] in the visible spectrum region and the near infrared region. As for the optical gap energy and Urbach energy, the values were recorded in the intervals [3.269 - 3.403 eV] and [0.124 - 0.309 eV], respectively. Finally, we noticed that the electrical conductivity varied with increasing concentration of dopants. The highest value is 6.676 μS / cm for the sample (3.5% fluorine - 4.5% cobalt).