تحضير متراكب HgI2@CsI النانوي بالاستئصال بالليزر في الإيثانول لأجهزة الكاشف الضوئي الهجين

الباحث

آمنة سلام عبد الرحمن

المشرف

رائد عبد الوهاب إسماعيل - مظفر علي محمد

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم العلوم التطبيقية / تقانات المواد

الشهادة

دكتوراه

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

HgI2@CsI nanocomposite; Laser ablation; Heterojunction photodetector; Nanomaterials

في هذه الدراسة تم تصنيع ودراسة خصائص كواشف ضوئية للمفرق الهجين ليوديد السيزيوم ‎١‏ سيليكون» يوديد الزئبق١‏ سيليكونء متراكبه نانوية من يوديد السيزيوم -يوديد الزئبق١‏ سيليكون ويوديد الزئبق- يوديد السيزيوم (لب-قشرة) ‎١‏ سيليكون. الاستئنصال بليزر النيدينيوم ياك النبضي في الإيثانول هو التقنية المستخدمة لتخليق الغرويات في ظروف مختلفة. تم تحضير الجسيمات الغروية النانوية ليوديد السيزيوم ويوديد الزئبق بكثافات طاقات ليزر مختلفة عند “3/20 12.7و 22.9 و33.1و 43.3, بينما تم تحضير متراكبات نانوية غرويه من يوديد السيزيوم- يوديد الزئبق بنسب مختلفة /؟ 90, 80 و60 من يوديد السيزيوم عند كثافة طاقتي ليزر 1/032 7 33.159 وتم تصنيع (لب-قشرة) يوديد الزئبق-يوديد السيزيوم بكثافتي طاقة ليزرممع/1 12.7 و33.1. تم اجراء فحص الخواص التركيبية والبصرية للعينات بواسطة جهد زيتاء حيود الاشعة السينية» المجهر الالكتروني النافذء المجهر الالكتروني الماسح.ء الأشعة السينية المشتتة للطاقة» مطياف رامان» امتصاص الاشعة المرئي والفوق البنفسجية واطياف الفلورة. اكدت نتائج حيود الأشعة السينية تكوين يوديد السيزيوم البلوري بتركيب مكعبي وتراكيب رباعية الزوايا والمعينية القائمة في يوديد الزئبق» تم ملاحظة قمة في المتراكبة النانوية ل يوديد السيزيوم -يوديد الزئبق عند 17.609 - 20 غير عائده لاي منهماء زاد حجم الدقائق بزيادة كل من كثافة طاقة الليزر وزيادة نسبة يوديد الزئبق. كما اكدت نتائج (لب-قشرة) يوديد الزئبق- يوديد السيزيوم ان بزيادة كثافة طاقة الليزر زادة شدة حيود يوديد السيزيوم وقلت شدة الحيود يوديد الزئبق كما زاد حجم الدقائق بزيادة كثافة طاقة الليزر. أظهرت نتائج المجهر الالكتروني النافذ والمجهر الالكتروني الماسح تكون تراكيب مختلفة ليوديد السيزيومء يوديد الزئبق والمتراكبة النانوية ليوديد السيزيوم -يوديد الزئبق. وكذلك تكون يوديد الزئبق- يوديد السيزيوم (لب-قشرة)» وزاد سمك القشرة بنقصان كثافة طاقة الليزر. اثبتت نتائج الأشعة السينية المشتتة للطاقة ومطياف رامان وجود يوديد السيزيوم ويوديد الزئبق في كل العينات. أظهرت نتائج مطياف الاشعة المرئي وفوق البنفسجية قمتين لرنين بلازمون السطح ليوديد السيزيوم وقمه واحدة لباقي العينات» كما ان فجوة الطاقة البصرية قلت بزيادة كثافة طاقة الليزر/اه (4.84-4.99) و/اه (2.07-2.9) ليوديد السيزيوم ويوديد الزئبق على التوالي. انخفضت قيمة فجوة الطاقة للمتراكبة النانوية يوديد السيزيوم -يوديد الزئبق بزيادة نسبة يوديد الزئبق من 677 (3.1-3.29) و/65 (1/602)3.11-3.26 12.7 و33.1 على التوالي. كانت فجوة الطاقة ليوديد الزئبق- يوديد السيزيوم (لب-قشرة) أصغر من فجوة الطاقة ليوديد السيزيوم واعلى من يوديد الزئبق. أظهرت نتائج أطياف الفلورة عدة قمم ليوديد السيزيوم ويوديد الزئبق وأيضا قمتين للمتراكبة النانوية يوديد السيزيوم -يوديد الزئبق وليوديد الزئبق- يوديد السيزيوم (لب-قشرة). أظهرت قياسات تأثير هول ان كل الكواشف المقاسة كانت ذات توصيليه من نوع م. أظهرت نتائج متسعة-فولتية ان كل الكواشف الضوئية المقاسة كانت من نوع 1121101 4م31111. بينت خصائص تيار الظلام للمفارق الهجينة خواص تصحيح للموجه جيدة» وكما أظهرت خصائص تيار -جهد تحت الإضاءة ان اعلى تيار ضوئي تم الحصول عليه عائد للمتراكبة النانوية ليوديد السيزيوم -يوديد الزئبق المصنعة بتركيز 9/080 من يوديد السيزيوم وبكثافة طاقة ليزر (2مك/[12.7). كانت أقصى استجابة لجميع أنواع أجهزة الكاشف الضوئي هي 777 / فر 3.39 عنده 2 450 للكاشف الضوئي يوديد الزئبقاسيليكون المحضر بكثافة طاقة ليزر2جمح/7 33.1. اظهرت ان فترة حياة حاملات الشحن الأقلية ليوديد السيزيوم ويوديد الزئبق تقل بزيادة كثافة طاقة الليزر ثم تزداد عند 7جح/33.13: بينما قلت فترة حياة حاملات الشحن الأقلية للمتراكبة النانوية يوديد السيزيوم -يوديد الزئبق ويوديد الزئبق- يوديد السيزيوم (لب- قشرة) بزيادة كثافة طاقة الليزر.

In this study, fabrication and characterization of the p-CsI/p-Si, p-HgI2/p- Si, p-CsI-HgI2/p-Si nanocomposite and HgI2@CsI core-shell heterojunctions photodetectors were discussed. Nd: YAG pulsed laser ablation in ethanol is the technique used to synthesis colloids at various conditions. The CsI and HgI2 nanoparticle colloids were prepared at different laser fluence 12.7, 22.9, 33.1, and 43.3 J/cm2, while CsI-HgI2 nanocomposite colloids with different ratios of 90, 80 and 60% of CsI were prepared at 12.7 and 33.1 J/cm2 laser fluences and HgI2 @CsI core/shell was synthesized at 12.7 and 33.1 J/cm2 laser fluences. Structural and optical properties of samples were examined by Zeta potential (ZP), X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscope (TEM), scanning electron microscope (SEM), and energy dispersive X-ray Spectroscopy (EDXS). Raman spectra, UV-Vis absorption, and florescence spectra. XRD results confirmed the formation of cubic CsI and tetrahedral, orthorhombic HgI2. For CsI-HgI2 nanocomposite colloids, a peak was detected at 2θ = 17.60 which neither belongs to CsI nor HgI2. Also, the crystals size increased as laser fluence increased and the grain size increased as HgI2 ratio increased. The XRD results of HgI2@CsI core-shell confirmed that increasing laser fluence leads to an increase in the XRD peak intensity of CsI and a decrease in the peak of HgI2 and the crystal size increased as the laser fluence increases. TEM and SEM results showed the different structure formation of CsI, HgI2 and CsI-HgI2 nanocomposite. As well as the formation of HgI2@CsI core/shell, the shell thickness decreased as laser fluence increased. EDX and Raman results approved the presence of CsI and HgI2 in all samples. The UV-Vis spectra results showed two surface plasmon resonance (SPR) peaks for CsI and a single peak for HgI2, CsI-HgI2 nanocomposite and HgI2@CsI core/shell, the optical band gap decreased with laser fluence increased (4.99-4.84) eV and (2.9-2.07) eV for CsI and HgI2, respectively. The energy gap value of CsI-HgI2 nanocomposite decreased with the increased ratio of HgI2. It was (3.29- 3.1) eV and (3.26- 3.11) eV for laser fluences12.7 and 33.1J/cm2, respectively. The energy gap of HgI2@CsI core/shell was smaller than that of CsI NPs and larger than that of HgI2 NPs. Fluorescence spectra results showed several peaks for CsI and HgI2, and two peaks for CsI-HgI2 nanocomposite and HgI2@CsI core/shell. Hall effect measurements showed that all examined photodetectors have a conductivity of p- type. C-V characteristic results proved that the examined samples are abrupt junction types. The current-voltage characteristics of heterojunctions showed rectification properties, and the current-voltage characteristics under illumination show That CsI-HgI2/Si nanocomposite synthesized at 80% CsI (12.7 J/cm2) obtained a maximum photocurrent. The maximum responsivity of all types of photodetectors was 3.39 A/W at 450 nm for photodetector p-HgI2/p-Si prepared at 33.1J/cm2 laser fluence. Minority carrier lifetime (MCLT) image observed that carrier lifetime of p-CsI/p-Si and p-HgI2/p-Si heterojunction decreased with laser fluence and increased at 33.1 J/cm2. While, MCLT for p-CsI-HgI2/p-Si nanocomposite at different ratios, and HgI2@CsI/p-Si core-shell heterojunctions showed decreases in the carrier lifetime as laser fluence increases.

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