تحضير جسيمات اوكسيد الانديوم النانوية المزينة لانابيب الكاربون النانوية بطريقة الاستئصال بالليزر للتطبيقات الكهروضوئية

الباحث

حوراء محمد عبد الرضا

المشرف

أسيل عبدالكريم هادي - خولة صالح خشان

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم العلوم التطبيقية / علوم وتكنولوجيا الليزر

الشهادة

ماجستير

السنة

2024

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Indium Oxide Nanoparticles; Carbon Nanotubes; Laser Ablation; Photodetector

في هذا ،Jarl! عند درجة حرارة الغرفة في خطوة واحدة تم استخدام الاستتصال بليزر نديمويوم ياك لهدف الانديوم في الماء المنزوع الأيونات ومعلق انابيب الكربون متعددة الجدران على التوالي لانشاء جسيمات أوكسيد الانديوم بشدات طاقة مختلفة عند 100 نبضة وأوكسيد الانديوم المزين باانابيب الكربون متعددة الجدران عند كثافة طاقة ليزر ونبضات مختلفة . تم دراسة تأثير شدة الليزر وعدد النبضات على الخصائص من PL. UV-Vis, TEM, SEM-EDX, RMS, XRD,J>& أظهرت اطياف الاشعة السينية ورامان ان جسيمات اوكسيد الانديوم المصنع له بنية بلورية لمكعب مركز الجسم والذي اكد ايضاً ان جميع القمم الظاهرة تنتمي إلى اوكسيد الانديوم والى متعدد جدران الكاربون النانوية في المركب In203@MWCNTs. بالاضافة إلى ذلك Gish انه زيادة كثافة طاقة الليزر وإضافة, 3459017715 على التوالي،ء أدت إلى تحسين الجودة البلورية لأوكسيد الانديوم و 575 1207 1[المحضرة. كشفت اطياف طاقة تشتت الاشعة السينية عن ad ذرات الانديوم،والأوكسجين لجسيمات أوكسيد الانديوم الغروية وذرات والانديوم والأوكسجين والكاربون لمركب , leeln203@MWCNTs يدل على ان هذه العناصر تشكل البنية النانوية للمركب .0 11203[اوضحت نتائج المجهر الالكتروني النافذ ان جسيمات اوكسيد الانديوم تكون شبه كروية عند كثافة طاقة الليزر ١5.4 جول /سم" وتصبح كروية مع زيادة كثافة طاقة الليزر. ان حجم الجسيمات هو دالة لكثافة طاقة الليزرء مع متوسط حجم يتراوح من 8 إلى VO نانومتر معتمداً على كثافة طاقة الليزر. بينما أوضحت صور المجهر الالكتروني النافذ لمركب cleIn203@MWCNTs توزيع جسيمات اوكسيد الانديوم الكروية الشكل على سطح كاربون متعدد الجدران النانوية مما يثبت تزين الكاربون متعدد الجدران بجسيمات أوكسيد الانديوم والتي تزداد مع زيادة نبضات الليزر اظهرت نتائج امتصاص طيف الاشعة فوق البنفسجية- المرئية ان جسيمات اوكسي الانديوم الغروية لها قمة امتصاص عالية عند الاشعة فوق البنفسجية عند 270 Gl nm فجوة نطاق الطاقة انخفضت من 3.2 إلى 2.8 إلكترون فولت مع زيادة كثافة طاقة الليزر. بينما كشفت اطياف امتصاص المركبات 75 2203 آذروة امتصاص عريضة عند حوالي 265-250 نانومتر مع انخفاض فجوة الطاقة بزيادة sae نبضات الليزر. اظهر اطياف التلألؤ للجسيمات أوكسيد الانديوم ذروتين حادتين قويتين في المنطقة فوق البنفسجية (640,320) نانومتر ، وانخفضت شدتها مع زيادة كثافة طاقة الليزر. أدت البنية النانوية للمركب In203@MWCNTs اخماد اطياف التلألؤ الضوئي للاانديوم بسبب GIS مستويات إضافية غير إشعاعية داخل فجوة الطاقة . يمكن تطبيق المادة الغروية المحضرة على قاعدة سليكون لإنشاء مفرق Calis من 10203/51 و ,0/5 203 ]والتي تم تصنيعها عن طريق إسقاط جسيمات أوكسيد الانديوم الغروية والجسيمات الغروية لااوكسيد الانديوم المزينة لكاربون متعدد الجداران النانوية على شرائح السليكون الاحادية البلورية. أظهرت eli خصائص تيار فولتية للمفارق المتباينة In203/Si ,751 210 في Jb ظروف الظلام والإضاءة على حد سواء سلوك التصحيح والاستجابة الضوئية الجيدة. أظهرت قياسات سعة جهد ان الوصلات ذات مفرق حاد والتي تمكن من حساب جهد البناء الداخلي والذي تعتمد قيمته على معاملات الليزر . كشفت قياسات الاستجابة الطيفية الضوئيةء عبر نطاق واسع من الأطوال الموجية المرئية ٠ تظهر المفرق المتباين @MWCNTS/Si 11203 على استجابة(1.15,0.8/8/157) مقارنة بالمفرق المتباين In203/Si ذو قمم مميزة عند الأطوال الموجية Ves و5660 نانومتر على التوالي. كما يظهر المفرق المتباين 51 1207]كشفية ضوئية عالية تبلغ 1011*3.39 ،1011*2.33 جونز عند الطولين الموجين ٠٠١ و 50٠ نانومتر على التوالي. ان تحسين المفرق المتباين @MWCNTS/Si 12203 لتطبيقات الكشف الضوئي عالية الاداء بساعد بشكل كبير في هذه النتائج.

In this work, room-temperature Q-switched Nd: YAG laser ablation in single-step of indium target in water and MWCNT suspension, respectively, was used to create (In2O3) nanoparticles (NPs) with various fluences (15.9-22.3J/cm2) at 100 pulses, and indium oxide decorated MWCNTs (In2O3@MWCNTs) with different pulse counts (50,75,100,125) at 17.5 J/cm2. The colloidal solutions of indium oxide nanoparticles and indium oxide decorated CNTs have been examined, and the effects of the laser fluence and number of pulses on the properties have been investigated through, XRD, RMS, SEM-EDS microscopy, TEM, UV-Vis, and photoluminescence PL. XRD and Raman spectra have demonstrated that the synthesized In2O3 has a crystallite structure of body-center cubic (bcc), which also confirmed that all the appeared peaks belonged to In2O3 and MWCNTs in the In2O3@MWCNTs composites. Additionally, it demonstrated that increasing laser fluences and adding MWCNTs, improved the crystalline quality of the prepared In2O3 and In2O3@MWCNTs. EDS spectra revealed peaks for In and O atoms in In2O3 colloidal and In, O, and C atoms in In2O3@MWCNTs, demonstrating that these elements compose the nanostructure of the In2O3@MWCNTs. TEM images showed that the In2O3NPs are semi-spherical at 15.9J/cm2 and become spherical with increased laser fluence. The particle size is laser fluence dependent with an average size ranging from (8-25nm) depending on the laser fluence. The TEM images for In2O3@MWCNTs, revealed the distribution of spherical shaped In2O3NPs on the surface of MWCNTs confirming the decoration of MWCNTs with In2O3NPs which increases with increasing laser pulses. UV-vis absorption results revealed that the In2O3 colloidal NPs have a high UV absorbance peak at 270 nm and an energy band gap that decreased from 3.2 to 2.8 with increased laser fluence. The absorption spectra of the In2O3@MWCNTs nanocomposites showed a broad absorbance peak at roughly 250–265 nm with a band gap energy decreased from 2.9 to 2.65 eV, which decreased with the increase of laser pulses. The PL spectra of In2O3 nanoparticles showed two strong sharp peaks in the UV and visible region (320, 640) nm, and their intensity decreased as the laser fluence increased. The In2O3@MWCNTs nanostructure resulted in the quenching of indium photoluminescence spectra due to the creation of non- radiative additional levels inside the band gap. The prepared colloidal can be applied to a silicon base to create an In2O3/Si and In2O3 -MWCNTs/Si heterojunctions, which are made by drop casting colloidal In2O3 NPs and In2O3@ MWCNTs colloidal NPs onto a single crystal silicon wafer. The characteristics of the In2O3NPs/Si and In2O3@MWCNTs/Si heterojunctions under both dark and light conditions verified the rectifying behavior and the good photoresponse. The C-V measurements showed an abrupt junction, which allowed for the determination of the built-in voltage, the value of which is dependent on the laser parameters. The spectral responsivity measurements revealed that, over a broad range of visible wavelengths, the In2O3@MWCNTs/Si heterojunction exhibits the highest responsivity (1.15 and 0.8 A/W) compared to In2O3/Si, with distinct peaks at 500 and 600 nm, respectively. At 500 and 600 nm, In2O3@MWCNTs/Si exhibits high detectivity of 3.39× 1011 Jones and 2.33× 1011 Jones, respectively. The optimization of the In2O3@MWCNTs /Si heterojunction for high-performance photodetection applications is greatly aided by these results.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب