الرئيسية / دراسة الخصائص الضوئية لأفلام رقيقة من الجرمانيوم

دراسة الخصائص الضوئية لأفلام رقيقة من الجرمانيوم

اسم الباحث:علي عبدالله

عنوان البحث:دراسة الخصائص الضوئية لأفلام رقيقة من الجرمانيوم

عنوان البحث باللغة الانكليزية :Study of optical properties of germanium thin films

اسم المشرف :أ.د  رياض العبدالله -أ.د  أيمن كسيبي                 

العام:2022

القسم:الفيزياء

الملخص:

تم في هذا البحث تحضير أفلام رقيقة من الجرمانيوم النقي(99.99%) بالاعتماد على تقنية التبخير الحراري في الخلاء(10-5mbar)،على ركائز زجاجية بدرجة حرارة  وتم قياس سماكتها من خلال استخدام المجهر الماسح الالكتروني SEM و كانت 400nm  و 900nm ،و تم التأكد من بنية الأفلام المحضرة باستخدام جهاز انعراج الأشعة السينية (XRD) فكانت في الطور اللابلوري Amorphus phase ،ثم تم تحويل هذه الأفلام إلى أفلام متبلورة عن طريق تلدينها في فرن خارج حجرة التخلية، فكانت أنسب درجة للحصول على أفلام جيدة التبلور هي  .

بمقارنة أطياف XRD للأفلام الملدنة تبين أنها ذات بنية مكعبية متمركزة الوجوه (FCC)من نوع الماس وثابت شبكتها البلورية a=5.648Å .

تم دراسة سطح الأفلام باستخدام مجهر القوى الذرية (AFM) والذي يعطي صور ثنائية (2D) وثلاثية الأبعاد (3D) لسطح الأفلام الرقيقة وتبين أن نمو البلورات في الأفلام المتبلورة يتجه نحو الأعلى أما الأفلام غير المتبلورة ظهرت خالية من التضاريس ويلاحظ فيها غياب كامل للقمم وكان السطح متجانساً على كامل امتداد الفلم.

استخدمت القياسات الطيفية للنفاذية  Tوالانعكاسية R  لحساب معامل الامتصاص α للأفلام المتبلورة والأفلام غير المتبلورة حيث تم تمييز حدين للامتصاص في منطقتين من الطيف موافقتين للانتقالات الالكترونية المباشرة وللانتقالات الالكترونية غير المباشرة.

وتم حساب قيمة فجوة الطاقة Eg في كل من المنطقتين السابقتين بشكل منفصل باستخدام علاقة Tauc

فكانت قيمة فجوة الطاقة من أجل الانتقالات غير المباشرة للأفلام غير المتبلورة Egi=0.645 ev للأفلام ذات السماكة 400nm وكانت 0.64 ev  للأفلام ذات السماكة 900nm ،و كانت قيمة فجوة الطاقة من أجل الانتقالات غير المباشرة للأفلام المتبلورة Egi=0.62 ev للأفلام ذات السماكة 400nm وكانت 0.6 ev  للأفلام ذات السماكة 900nm.

وكانت قيمة فجوة الطاقة من أجل الانتقالات المباشرة للأفلام غير المتبلورة Egd=0.92 ev للأفلام ذات السماكة 400nm وكانت 0.88 ev  للأفلام ذات السماكة 900nm ،و كانت للأفلام المتبلورة Egd=0.855 ev للأفلام ذات السماكة 400nm وكانت 0.79 ev  للأفلام ذات السماكة 900nm.

تم حساب قرينة الانكسار n ومعامل التخامد k للأفلام المحضرة ولوحظ زيادة قرينة الانكسار ونقصان معامل التخامد بعد التلدين.

الكلمات المفتاحية:

جرمانيوم

انعكاسية

نفوذية

المجال المحظور

قرينة الانكسار

التحميل