الاستئصال بالليزر للمعادن (تيتانيوم، كادميوم، ومغنيسيوم) في دقائق الذهب النانوية لتطبيقات التحويل الضوئي
Laser Ablation of Ti, Cd, and Mg Metals in Nanogold Colloidal for Photo Conversions Applications
- الباحث
- إيمان مطلب سليمان
- المشرف
- عدي محسن نايف - فلاح عبدالحسن مطلك
- الجامعة
- الجامعة التكنولوجية
- الكلية / القسم
- قسم العلوم التطبيقية / الفيزياء التطبيقية
- الشهادة
- دكتوراه
- السنة
- 2022
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Laser Ablation; Gold Nanoparticles; Core-Shell Nanostructures; Photodetector
الملخص
تتضمن هذه الدراسة تحسين الخواص الكهربائية عن طريق ترسيب الجسيمات النانوية لكل من الذهب مع الكادميوم Au: CdO ءو الذهب مع التيتانيوم Au: TiO; ،و ايضا جسيمات الذهب مع المغنيسيوم Au: MgO على طبقة السيليكون المسامي (PS) ، والتي يمكن استخدامها في تطبيقات الكواشف - الضوئية والمتحسسات AG SLM تم انتاج طبقات من السيليكون المسامي (PS) من السيليكون نوع n- type) ( ذا اتجاهية )100( ومقاوميه تبلغ 1.5-4 اوم-سمء باستخدام طريقة التنميش الكهروكيميائية الضوئية (PECE) مع كثافة تيار تنميش مختلفة 424177١ مل أمبير / سم ' ،مع زمن تنميش ثابت ١5 دقيقة ، في محلول الهايدروفلوريك HF بنسبة 167 تم فحص الخصائص التركيبية والمورفولوجيا والبصرية والكهربائية للعينات. تم تحضير جسيمات الذهب النانوية باستخدام تقنية التشظية بالليزر لهدف الذهب المغمور في محلول 48 بطاقات ليزر مختلفة ٠٠١ و Aes و ٠٠٠١ مللي جول عند 5٠6٠ نبضة ، باستخدام ليزر النيوديميوم - ياك (Nd: YAG) بطول موجي ٠١15 نانومتر. بعد ذلك تم وضع هدف التيتانيوم والكادميوم والمغنيسيوم في محلول جسميات الذهب النانوية Au NPs الذي تم تشظيتهم بنفس الليزر المستخدمة بتحضير جسيمات الذهب Cun يتم عندها تحضير الدقائق النانوية للذهب مع Au: TiO, NPse still ،و دقائق الذهب مع الكادميوم ،Au: CdO NPs وايضا دقائق الذهب مع المغنيسيوم .Au: MgO NPs بعد ذلك ترسب هذه الجسيمات النانوية Au: CdO NPs ،Au: TiO, NPs ، و Au: MgO NPs على طبقة السليكون المسامي PS بطريقة الترسيب بالتقطير حيث تم ترسيب خمسة قطرات من الجسيمات النانوية المحضرة. حققت الجسيمات النانوية الغروائية تأثير كبير على خصائص السليكون المسامي Gus PS تُظهر صورة فحص المجهر الالكتروني الماسح TEM ان العينات المصنعة كانت كروية الشكل تقريبا مع وجود تكتلات صغير. حيث ان طبوغرافية السطح و خشونة السطح بعد اضافة المعادن النبيلة باستخدام مجهر القوى SoU AFM ، وأظهرت نتائج الاستضاءة الضوئية (PL) أن الكثافة تعتمد Sad) على ترسيب الجسيمات النانوية .NPs من خلال نتائج قياسات كاشف-الضوئي ، تم تحسين اداء الكواشف الضوئية المشكلة من جسيمات الذهب مع التيتانيوم١' السليكون المسامي Au:TiO,NPs/PS و الذهب مع الكادميوم'السليكون المسامي Au:MgO NPs/ PS وايضا للجسيمات الذهب مع المغنيسيوم'السليكون المسامي ،Au:CdONPs\ PS عند مدى واسع من الأطوال الموجية. وكانت افضل استجابية طيفية للجسيمات الذهب مع واط للعينة المحضرة بطاقة ليزر ١ بقيمة 79." امبير Au:MeO NPs/ PS المسامي نوكيلسلا١مويسينغملا ملي جول. ٠ اخيراء فان الاختلافات في درجة حرارة التشغيل المتعلقة بالمتحسسات الغازية NO و HoS ، والتي تم صنعت من العينات المحضرة تم استكشاف تأثيرها على تحسسية المتحسسء ووقت الاسترداد ووقت الاستجابة. حيث كانت اعظم تحسسية لمتحسس غاز الذهب :الكادميوم'السليكون المسامي باستخدام طاقة Neo jul ملي جول لغاز ثاني أوكسيد النتروجين NO) بلغت 7717.8 ، وبلغت 717.5 لغاز كبريتيد الهيدروجين HS بينما تبلغ الحساسية القصوى لمتحسس غاز الذهب التيتانيوم'السليكون المسامي باستخدام طاقة الليزر١٠٠٠ملي جول لغاز كبريتيد الهيدروجين 15125 حوالي /15.١ ، وبلغت LEVY لغاز ثاني أوكسيد النتروجين NO ، اما بالنسبة لغاز الذهب: المغنيسيومالسليكون المسامي فكانت اعظم تحسسيه له عند طاقة الليزر١١٠٠ملي Use وبلغت لغاز 7/7917 لغاز كبريتيد الهيدروجين HS ، وبلغت اعلى تحسسية لغاز ثاني أوكسيد النتروجين 7102 عند طاقة الليزر 6٠١ ملي جول حيث كانت بنسبة ./5١.١ يتضح من النتائج السابقة أن جزيئات أكسيد المعدن المحضرة بطريقة الترسيب بالليزر النبضي واعدة Gl jay نانوية dad po جيدة لاستخدامها كمستشعر لغاز و80 و 125] عالي السمية الذي يؤثر على البيئة.
Abstract
This dissertation includes improving the electro-optical properties by depositing Au:CdO, Au:TiO2, and Au:MgO nanoparticles on porous silicon (PS) layer, which can be utilized to make photo-detectors and applications sensors. The layers of porous silicon (PS) produced from the n-type silicon with a (100) orientation and 1.5-4 Ω resistance via photo-electrochemical etching (PECE) technique with different etching current density 4,12, and 20 mA/cm2 with fixed time of etching 15 min, and HFC 16%. The structural measurements of the prepared samples were carried out through x-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscope (FESEM) and atomic force microscopy (AFM), as well as the measurement of optical properties ( optical absorption spectra) in addition to conducting electrical measurements. Au Nanoparticles have been prepared by laser ablation method of gold target submerged in cetyl-trimethylammonium bromide (CTAB) solution at different laser energies 600, 800 and 1000 mJ, using 1064 nm Nd:YAG laser wavelength. Then Titanium, Cadmium, Magnesium targets has been placed in Au nanocolloidal that suspended and ablated by same laser at a variety of the concentrations to prepared Au:TiO2 NPs, Au:CdO NPs, and Au:MgO NPs. The SEM characterization results showed approximate spherical particles with a little agglomeration for samples. The variation of the surfaces' roughness and morphology after noble metal modification was exhibited by AFM. The photoluminescence (PL) spectroscopy revealed that the intensity strongly depends on NPs deposition. The results of photo-detector measurements, the effectiveness Au:TiO2 NPs, Au:CdO NPs, and Au:MgO NPs /PS photo-detectors was improved for a wide range of wavelengths. The higher specteral responsivity of Al/Au:MgONPs/PS/n-Si/Al Photodetector was around 3.29A/W for specimen prepared at laser energy 800 mJ. Ultimately, the variations of operation temperature of NO2, H2S gas sensors, which fabricated from prepared samples on the sensitivity of the sensor, recover time and response time. The maximum sensitivity of Au:CdO/PS (800mJ) gas sensor of NO2 gas was about 67.8% , and 93.5% of H2S gas. While The maximum sensitivity of gas H2S and NO2 is approximately 94.1%, 42.6% in terms of Au:TiO2 NPs ablated via laser energy 1000mJ on PS, and The maximum sensitivity gas of H2S is approximately 1798%, and 41.1% for NO2 gas in terms of Au:MgO NPs ablated via laser energy1000, 800mJ on PS. It is clear from the foregoing results that the metal oxide particles (CdO, TiO2, and MgO)/PS prepared by pulsed laser ablation are promising and good candidate nanoparticles to be used as a sensor for the highly toxic NO2 and H2S gas that affects the environment.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.