‫ﺟﻤﻬﻮرﻳﺔ اﻟﻌﺮاق‬ ‫وزارة اﻟﺘﻌﻠﻴﻢ اﻟﻌﺎﻟﻲ واﻟﺒﺤﺚ اﻟﻌﻠﻤﻲ‬ ‫ﺟﺎﻣﻌﺔ اﻟﻜﻮﻓﺔ‬ ‫ﻛﻠﻴﺔ اﻟﻌﻠﻮم‬ ‫ﻗﺴﻢ اﻟﻔﻴﺰﻳﺎء‬ ‫ﺗﺤﻀﻴﺮ أﻏﺸﻴﺔ رﻗﻴﻘﺔ ﻷﻛﺎﺳﻴﺪ ﻣﻮﺻﻠﺔ ﺷﻔـﺎﻓﺔ‬ ‫)‪ (ZnO,ZnO:F)،(SnO2,SnO2:F)،(TCO‬ودراﺳﺔ ﺑﻌﺾ‬ ‫ﺧﺼﺎﺋﺼﻬﺎ اﻟﺘﺮﻛﻴﺒﻴﺔ واﻟﺒﺼﺮﻳﺔ‬ ‫رﺳﺎﻟﺔ ﻣﺎﺟﺴﺘﻴﺮ ﻣﻘﺪﻣﺔ اﻟﻰ ﻗﺴﻢ اﻟﻔﻴﺰﻳﺎء ‪ /‬ﺟﺎﻣﻌﺔ اﻟﻜﻮﻓﺔ ﻛﺠﺰء ﻣﻦ ﻣﺘﻄﻠﺒﺎت ﻧﻴﻞ‬ ‫درﺟﺔ اﻟﻤﺎﺟﺴﺘﻴﺮ ﻓﻲ ﻋﻠﻮم اﻟﻔﻴﺰﻳﺎء‬ ‫ﻣﻦ ﻗﺒﻞ‬ ‫ﺷﻴﻤﺎء ﻛﺮﻳﻢ ﺣﺴﻴﻦ‬ ‫ﺑﺄﺷَﺮاف‬ ‫أ‪.‬م‪.‬د‪ .‬ﻋﺎدل ﺣﺒﻴﺐ ﻋﻤﺮان اﻟﺨﻴﺎط‬ ‫‪1432‬ﻫـ‬ ‫‪2011‬م‬ ‫الخالصــة‬ ‫في ھذا البحث ُﺣضّر غشاء ثنائي اوكسيد القصدير )‪ (SnO2‬النقي والمشوب بالفلور)‪ (F‬و غشاء‬ ‫اوكسيد الزنك)‪ (ZnO‬النقي والمشوب بالفلوروبتراكيز اشابة مختلفة ‪،(0.15,0.25,0.35) mol/ℓ‬اذ جرى‬ ‫تحضير جميع االغشية بطريقة الرش الكيميائي الحراري )‪ (Spray Pyrolysis‬وترسيبھا على قواعد‬ ‫زجاجية مسخنة الى درجة ﺣرارة ‪ . ( 450) ºC‬اُستخدم محلول مادة كلوريدات القصدير المائية‬ ‫)‪ (SnCl2.2H2O‬و محلول مادة فلوريد االمونيوم )‪ (NH4F‬في تحضير اغشية)‪ (SnO2‬و)‪(SnO2:F‬‬ ‫وبنسب ﺣجمية)‪ ،(1:1‬ومحلول مادة كلوريد الزنك )‪ (ZnCl2‬و محلول مادة فلوريد االمونيوم )‪ (NH4F‬في‬ ‫تحضير اغشية )‪ (ZnO‬و)‪ (ZnO:F‬وبنسب ﺣجمية)‪ (1:1‬أيضا وكانت االغشية متقاربة في السمك وبحدود‬ ‫‪ (174±10)nm‬بالنسبة الغشية )‪ (SnO2‬و )‪(SnO2:F‬وبحدود ‪ (219±10)nm‬بالنسبة ألغشية )‪ (ZnO‬و‬ ‫)‪.(ZnO:F‬‬ ‫ُدرست الخصائص التركيبية لالغشية المحضرة من خالل ﺣيود االشعة السينية و أظھرت الدراسة ان‬ ‫جميع االغشية المحضرة تمتلك تركيب متعدد التبلور )‪ (Polycrystalline‬من نوع رباعي قائم‬ ‫)‪ (Tetragonal‬بالنسبة ألغشية )‪(SnO2‬و)‪ (SnO2:F‬ولجميع التراكيز ومن نوع سداسي )‪(Hexagonal‬‬ ‫بالنسبة ألغشية )‪(ZnO‬و )‪ (ZnO:F‬ولجميع التراكيز ايضا وان عملية االشابة لم تؤ ِد الى تغير التركيب‬ ‫البلوري والطور الذي تكونت به مادة األغشية ‪ .‬ومن خالل ﺣساب الحجوم الحبيبية لجميع األغشية‬ ‫المحضرة والتي تراوﺣت بين ‪ (59-32)nm‬بالنسبة ألغشية )‪(SnO2‬و)‪ (SnO2:F‬و ‪ (55-33)nm‬بالنسبة‬ ‫ألغشية )‪ (ZnO‬و )‪ (ZnO:F‬أظھرت الدراسة أن جميع األغشية نانوية التبلور)‪. (Nanocrystalline‬‬ ‫من دراسة الخصائص البصرية ألغشية )‪(SnO2‬و)‪ (SnO2:F‬ولمدى الطول الموجي ‪(190-1100)nm‬‬ ‫سجلت النفاذية قيما عالية في منطقة الطيف المرئي تراوﺣت بين ‪ (98-83)%‬و ان عملية االشابة أدت الى‬ ‫زيادة نفاذية أغشية)‪ (SnO2:F‬ضمن منطقة األمتصاص األساسية ونقصان األمتصاصية ضمن المنطقة‬ ‫نفسھا وھذا يدل على ان ﺣافة األمتصاص األساسية زﺣفت نحو الطاقات العالية‪ .‬اضافة لذلك ﺣُسبت فجوة‬ ‫الطاقة البصرية )‪ (Eg‬لالنتقاالت االلكترونية المباشرة ﺣيث كانت قيمتھا )‪ (3.95eV‬لغشاء ‪ SnO2‬وعملية‬ ‫عال للفلور أدت الى زيادة طاقة الفجوة البصرية ألغشية )‪ (SnO2:F‬الى ‪(4.1- 4.08 -‬‬ ‫االشابة بتركيز ٍ‬ ‫‪ 4.04)eV‬للتراكيز الثالثة‪.‬‬ ‫اما بالنسبة ألغشية )‪ (ZnO‬و)‪ (ZnO:F‬فقد سجلت النفاذية قيما عالية أيضا تراوﺣت بين ‪ (40-99)%‬في‬ ‫منطقة الطيف المرئي وان عملية االشابة أدت الى زيادة نفاذية أغشية )‪ (ZnO:F‬بشكل عام وصاﺣبھا‬ ‫نقصان في امتصاصية األغشية في منطقة األمتصاص األساسية‪ .‬و أظھرت النتائج أن قيمة فجوة الطاقة‬ ‫البصرية )‪ (Eg‬لالنتقاالت االلكترونية المباشرة لغشاء )‪ (ZnO‬ھي )‪ (3.082eV‬وعملية االشابة أدت الى‬ ‫زيادة طاقة الفجوة الممنوعة ألغشية )‪(ZnO:F‬الى)‪ (3.163,3.256,3.271‬وللتراكيز الثالثة‪.‬‬ ‫و اظھرت نتائج الفحوصات البصرية ان قيم معامل االمتصاص لالغشية كافة اكبر من )‪ (104 cm-1‬مما‬ ‫يدل على ﺣدوث انتقاالت الكترونية مباشرة وان ﺣافة االمتصاص للغشاءين تزﺣف نحو الطاقات العالية بعد‬ ‫اجراء عملية االشابة و كان ھناك زيادة في منحنيات معامل االنكسار ومعامل الخمود والتوصيلية البصرية‬ ‫في المنطقة القريبة من ﺣافة االمتصاص ‪.‬‬ ‫وقدﺣللت النتائج التي ﺣصلنا عليھا وقورنت مع مامتوفر لدينا من بحوث ودراسات منشورة ‪.‬‬ Abstract In this research pure and doped with fluorine (F) thin films (SnO2)and (ZnO) of different concentrations (0.15,0.25,0.35 mol/ℓ). Using chemical spray pyrolysis thin films of (SnO2),( SnO2:F) were prepared from Tin (II) chloride dehydrate (SnCl2.2H2O) and Ammonium fluoride(NH4F).Using zinc chloride (ZnCl2) and Ammonium fluoride(NH4F) thin films of (ZnO) and (ZnO:F) were prepared at ratio(1:1) ) at substrate temperature 450 ○C. The structural properties of thin films were studied by using x-ray diffraction.The thin films (SnO2),( SnO2:F) appeared to be polycrystalline structure type (Tetragonal) and the doping processes did not show obvious effects on crystal structure ,The thin films (ZnO)and (ZnO:F) have (Hexagonal) polycrystalline structure type and the doping processes did not show obvious effects on crystal structure of films doped with (F),We also calculated the lattice constant (a,c) and its value increased after the doping process,The lattice size (Grian size) of thin films were found to vary from 32 to 59nm for (SnO2)and( SnO2:F) and from 33 to 55nm for(ZnO), (ZnO:F). In this research these thin films (SnO2),( SnO2:F), (ZnO), (ZnO:F) appeared to be Nanocrystalline structure. The optical properties of thin films(SnO2),( SnO2:F) in the range of wavelengths (190-1100nm), the transmissions were (83-98%), Doping process did show an increase in transmission of thin films because the fundamental absorption edge shifted toward higher energies after doping. Also several optical constants were calculated such as absorption coefficient (α),the extinction coefficient (K) and the energy gap (Eg) for direct electronic transitions, where the energy gap (Eg) value were equal to (3.95eV) before doping and (4.1- 4.08 - 4.04)eV after doping with different concentrations (0.15,0.25,0.35) mol/ℓ . For thin films (ZnO)and (ZnO:F) the transmissions were (40-99%), increases in transmission of thin films were observed after doping. The energy gap (Eg) for direct electronic transitions was value equal to (3.082eV) before doping and (3.163,3.256,3.271)eV after doping with different concentrations (0.15,0.25,0.35 mol/ℓ) . Republic of Iraq The ministry ministry of higher education and scientific research University of KUFA College of Science PHYSICS Department Preparation of Transparent Conductive Oxides (TCO) Thin Films,( Films,(SnO SnO2,SnO2:F), :F), ( ZnO,ZnO:F) and study some Its The Structural and Optical Properties A Thesis Submitted to the Physics Department of the University of Kufa in partial fulfillment of the Requirement for the Degree of Master in Physics Science By Shiamaa Kuriem Hussien Supervised by Assist.Prof.Dr. Assist.Prof.Dr. Adel Habe Habeeeb Omran AlAl-Khayatt Khayatt 2011 A.D 1432H.D