تحسين أداء الكاشف الضوئي بناءً على تقنية النانوتكنولوجي

الباحث

ميسون هاشم اسماعيل

المشرف

علاء حسين علي - صباح مريسن ضهاب

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم الهندسة الكهربائية / هندسة الالكترونيك والاتصالات

الشهادة

دكتوراه

السنة

2023

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Photodetector;Nanotechnology;Nanostructures;Responsivity

لقد سهلت تقنية النانو وظائف أداء الأنظمة الإلكترونية الضوئية من خلال بناء الهياكل التي يتم التحكم فيها من خلال حجم وشكل ومورفولوجيا المواد على مقياس النانو. ؟. ان ثورة الخواص الفيزيائية والكيميائية والبصرية al gall تكون فعاله عندما تم تقليل هذه الخصائص إلى مقياس النانو. oY ان تطوير الخصائص البصرية من حيث الانبعاث أو الامتصاص في نطاق الاطوال الموجية المختلفة التي تعمل عليها الأجهزة الضوئية ذات الحساسية العالية وقوة الاستهلاك المنخفض والكفاءة العالية تعتمد على طريقة العمل والمواد المستخدمة في تصنيعها مثل s (LEDs) والصمامات الثنائية و الكاشف الضوئي. .2 من الناحية التقليدية، فإن التكلفة باهظة للغاية وهياكلها معقدة جده في الوقت الحالي. ونظرا لهذه المشاكل تم إيجاد طريقه جديده لتصنيع كاشف ذو استجابة عالية يعمل على مدى من الأطوال الموجية للاتصالات يبدا 850 نانومتر إلى أكثر من 1550 نانومتر عمليًا. 5. تمفي التصنيع استخدام ماده ثاني أكسيد الفاناديوم VO2 وأكسيد 77205 بسبب تميزها بالانتقال من ماده عازله الى ماده موصله في درجة حرارة الغرفة. 3 تم إعداد نوعين من ماده الفناديوم ذو الطور VO2 , والطور NPs 772005 لإنشاء أغشية رقيقة جديدة يمكن استخدامها لتصنيع كاشف ضوثئي . ،. الخطوة الأولى تم اعداد المادة النانوية ذو الطورو720؟ وكانت نتائج الفحوصات XRD و aaa: SIS AFM بلوري -19.59نانومتر ، وحجم الجسيمات = 29.58 نانومتر ، وقيمة RMS لخشونة السطح -6.8 نانومتر حيث فجوة الطاقة -2.6 فولت. A الخطوه الثانيه ثم اعداد الماده النانويه ذو الطور VO2NPs وكانت نتائج التحليلاات حساب حجم البلورة = 12.92 نانومترمن تحليل AFM& XRD ، وكذلك حسا بحجم الجسيمات = 16 نانومتر ، ومتوسط الجذر التربيعي للخشونة = 21.3.وكانت قيمة النفاذية تصل إلى 96/ وفجوة الطاققت 4 تمتوليف البوليمرات مع المواد كالاتي: PMMA :77205 في محلول الأسيتون بالنسبه للخطوه الأولىءو PVP :702 في محلول الايثانول CH; OH بالنسبه للخطوه الثانيه. تم تكرار عمليه التصنيع بتركيزات مختلفة ووضعها على السيليكون المسامي والتي يزيد من وجود جزيئات المواد النانوية على سطح الفيلم مما يعزز في النهاية الأداء البصري وتحويل الاشاره الضوئيه الى اشاره كهربائيه. .٠ تمدراسة وتحليل النطاق العريض المدى من الأشعة فوق البنفسجية إلى الاستجابة الضوئية القريبة من الأشعة تحت الحمراء لأجهزة VO? تم تحقيق تحسين كبير في الاستجابة الضوئية لأجهزة الكشف الضوئي 702 من خلال تحسين هياكل 702 وأنواع الركائز. النتائج كانت بالنسبه الى الكشف الضوئي PMMA :77205 أفضل بكثير بالمقارنة مع أجهزة الكشف الضوئي الأخرى. الكفاءة EQE (87.738). والحد الأقصى للكشفية كالاتي: 11205 D* 4.1 1012 575971 .cm. الطول الموجي460 نانومتر للعينة (ب) مع )١( جم. بينما في cg (¥) Alls الحد الأقصى * (1 7177-5 21012 2.3 عند الطول الموجي 850 نانومتر للعينة (6). عليه يعتبر الكاشف نوع Ag / 7205 / 251 / 2-51 / Ag يمكن تطبيقه على نطاق واسع في التطبيقات الإلكترونية وخاصه الخلايا الشمسيه. اما بالنسبه الى نتائج الكاشف Ag / 17702 / PSi/n-Si/ Ag أفضل بكثير من أجهزة الكشف الضوئية الأخرى. فان الاستجابة 0.99A / Wes sled عند 915 نانومتر وأقصى قيمة للكشف 117.05 3.3x10! Wom لذا فان نتائج الكاشف تظهر امكانيه التطبيق في هذا المدى ذات النطاق العريض للاستجابة لفتح آفاقًا لتخطيط وضبط أداء الأجهزة الدقيقة وأجهزة النانو وتطبيقات الاستشعار التي يمكن الوصول إليها.

Nanotechnology has facilitated the performance functions of optoelectronic systems via the construction of structures that are controlled by the size, shape, and morphology of the materials on nanoscale. The optical properties can be developed in terms of emission or absorption at diverse wavelength ranges to improve components with high sensitivity, low consumption power, and high efficiency due to the methods and materials used to fabricate like, (LEDs), photodiodes as well as photo detectors. Nevertheless, conventionally, the cost is very high and their structures are complex. To solve these problems, the fabrication of a detector with high response to pan- communication wavelengths from 750 nm to more than 1550 nm has been practically developed. Vanadium dioxide (VO2) and oxide (V2O5) have been proposed for use in manufacturing due to their metal –insulator transition (MIT) behaviors at room temperature. In this work, as the first step, V2O5 nanoparticles have been prepared to create new thin films for the detector. Analysis of x-ray diffraction and atomic force microcopy exhibited that the films have crystallite size equals 19.59 nm, particle size equals 29.58 nm, and RMS roughness approximately 6.8nm, where the energy gap equals 2.6 eV. The second step,VO2 nanoparticles have been prepared, and analyzed using x- ray diffraction ,atomic force microscopy, and flourier transformer infrared , which showed that crystallite size equals12.92 nm, particle size equals 16 nm, root mean-square of roughness equals 21.3, and the transmittance reaches 96%. The results agree with the optical properties, where the energy gap of samples equals 1.36 eV. The V2O5: PMMA/PSi/ n-Si, and the VO2: PVP/PSi/ n-Si heterojunction photodetectors using two steps a hydrothermal and drop casting methods to synthesize the V2O5: PMMA in acetone and the VO2: PVP in CH3 OH at various concentrations and placed on porous silicon. The EQE equals 78.738, and the maximum D* was 4.1 x 1012 (cm. HZ0.5. W-1) at wavelength 460 nm for sample (b) with (1)g, while in the case of (2)g the maximum D* was 2.3 x1012(cm. HZ0.5. W-1) at wavelength 850 nm for sample (f). The results of the second system Ag/VO2/PSi/n-Si/Ag heterojunction photo-detector are considerably better than those of other photodetectors. The responsivity of the detector is 0.9A/W at 915 nm and the maximum value of detectivity is D* 3.3x1012 (cm. HZ0.5. W-1).

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