السلوك الميكانيكي والبصري للمادة النانوية المركبة (ZnO/Cu) باستخدام تقنية الترسيب بالليزر النبضي
Mechanical and Optical Behavior of (ZnO/Cu) Nanocomposite Using PLD Technique
- الباحث
- علي عبد الحميد راجح
- المشرف
- عباس خماس حسين - ليث قيس عباس
- الجامعة
- الجامعة التكنولوجية
- الكلية / القسم
- قسم هندسة المواد / هندسة المواد
- الشهادة
- ماجستير
- السنة
- 2022
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- ZnO/Cu nanocomposite;Pulsed laser deposition;Thin films;Optical properties
الملخص
في هذا البحث تم تحضير اغشية رقيقة لمواد مركبة نانوية مرسبه على ركائز من الكوارتز بطريقة الترسيب بالليزر النبضي((21,1) .استعملت نسبة النحاس في مادة الهدف (” .5 Ve %( وطاقة الليزر 7٠١١ Vee) ملي جول) ودرجة حرارة الركيزة fee 3006 Vee) درجة مئوية) كمتغيرات لهذه التقنية .استخدم تصميم التجارب مصفوفة تاجوشي Gilly صمم (YY) تجربة حسب هذه العوامل الثلاث ومعرفة تأثير هذه العوامل على الخصائص الهيكلية والبصرية والميكانيكية .بينت نتائج (XRD) ان الاغشية متعددة التبلور وان الحجم البلوري يزداد بزيادة درجة الحرارة وطاقة الليزر .اما خشونة الاسطح فتم الكشف عنها بواسطة (AFM) وبينت النتائج حدوث زيادة في قيم الخشونة مع زيادة طاقة الليزر وزيادة متباينة مع الزيادة في درجة حرارة الركيزة .اما نسبة النحاس فوجد حدوث زيادة مع زيادة نسبة النحاس الى )© %( ويحدث انخفاض في قيم الخشونة عند ارتفاع نسبة النحاس الى (7 %( Ll. بالنسبة للخصائص البصرية فلوحظ انخفاض بالنفاذية مع زيادة كل من طاقة الليزر ونسبة النحاس وحصول نقصان بقيم فجوة الطاقة مع زيادة كل من درجة الحرارة وطاقة الليزر ونسبة النحاس .تم قياس الصلادة النانوية للأغشية المحضرة بواسطة ( Nanoindentation ) لدراسة الخصائص الميكانيكية وبينت النتائج حدوث نقصان بقيم الصلادة النانوية مع زيادة درجة حرارة الركيزة وطاقة الليزر اما نسبة النحاس فأن الصلادة تزداد الى )© 9) وبعدها تنخفض عند الزيادة الى VY) %( تم استخدام وضائف الاستحسان للتحسين الفردي والاستجابة المتعددة والتي تعمل باتجاه زيادة الصلادة وتقليل كل من فجوة الطاقة والخشونة . وبينت النتائج الفردية ان افضل قيمة للصلادة (13,5 جيجا باسكال) عند نسبة النحاس ( 5 %( ودرجة حرارة الركيزة ( 200 درجة مئوية ) وطاقة ليزر ( 600 ملي جول ) .وافضل قيمة للخشونة )0,63 نانومتر) sie! نسبة النحاس ( 3 %( ودرجة حرارة الركيزة ( 200 درجة مئوية ) وطاقة ليزر ( 600 ملي جول ) .وافضل dad لفجوة الطاقة (2,67 الكترون فولت) عند نسبة النحاس ( 7 %( ودرجة حرارة الركيزة ( 400 درجة مئوية ) وطاقة ليزر ( 700 ملي جول ) .واشارت النتائج متعددة الاهداف ان الظروف المثلى هي نسبة نحاس )%5( ودرجة حرارة ركيزة )300 درجة مئوية) وطاقة ليزر (700 ملي جول).كما بين تحليل (ANOVA) ان اكثر عامل كان مؤثر على النتائج هو نسبة النحاس في مادة الهدف.
Abstract
In this research, thin films were prepared for nanocomposite materials deposited on quartz substrates by the pulsed laser deposition method (PLD). Variables for this technique include the percentage of copper in the target material (3, 5,and 7%), laser energy (600, 700,and 800 MJ), and substrate temperature (200, 300,and 400 °C)were studied. The design of experiments (DOE) used the Taguchi matrix, which formed (27) experiments according to these three factors were used. The results of (XRD) showed that the films are polycrystalline and that the crystal size increases with increasing temperature and laser energy. As for the roughness of the surfaces, which was detected by (AFM) , results showed an increase in the roughness values with the increase in the laser energy and a varying increase with the increase in the temperature of the substrate. As for the proportion of copper, an increase was found with the increase in the percentage of copper to (5%), and a decrease in the roughness values occurs when the percentage of copper increases to (7%). As for the optical properties, which were detected by (Uv-Vis), results showed a decrease in transmittance was observed with the increase of the laser energy and the percentage of copper, and a decrease in the values of the energy gap occurred with the increase of the temperature, laser energy, and percentage of copper. The nanohardness was measured by (Nanoindentation) to study the mechanical properties, and the results showed a decrease in the values of nanohardness with the increase in the temperature of the substrate and the laser energy. As for the copper ratio, the hardness increases to (5%), and then decreases when increasing to (7%). The approval functions were used for the individual improvement and the multiple responses, which works towards increasing the hardness and decreasing both the energy gap and the roughness. The individual results showed that the best value of the hardness (13.5 Gpa) at the proportion of copper (5% ), the substrate temperature (200 °C ) and the laser energy (600 MJ ) and the best value for the roughness (0.63 nm ) at the proportion of copper (3% ), the substrate temperature (200°C ) and the laser energy (600 MJ ) and the best value of the energy gap(2.67 ev) at the proportion of copper (7 % ), the substrate temperature (400°C ) and the laser energy (700 MJ).The multi-objective results indicated that the optimal conditions are copper percentage(5%), substrate temperature (300°C )
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.