ناقشت كلية العلوم في جامعة بابل اطروحة دكتوراه عن دراسة بعض الخصائص الفيزيائية p-MgxZnO1-x/n-Siللكاشف الضوئي والمتحسس الغازي قدمها الباحث (سليم حمزة طرير جبر) باشراف الدكتور عبد العزيز عبيد موسى.
وتضمنت الاطروحة تحضير أغشيةMgxZnO1-x باستخدام تقنية الرش الكيميائي الحراري وهي طريقة ملائمة ومناسبة للترسيب على مساحات كبيرة . وتم إنماء مزيج محاليل MgxZnO1-x بنسب حجمية مختلفة ومرسبه على قواعد زجاجية وسليكونية وعند درجات حرارة مختلفة .وتم تثبيت السمك من خلال تثبيت عدد الرشات وكان سمك جميع الاغشية وقد تم اجراء الرش باستخدام غاز النيتروجين . تم تشخيص التركيب البلوري للأغشية بتقنية حيود الأشعة السينية (XRDD) و اظهرت النتائج ان جميع الأغشية المحضرة كانت متعددة التبلور وأظهرت تحسن في البنية البلورية من خلال تغير درجات الحرارة.
واشتملت الاطروحة دراسة طبوغرافية السطح للأغشية باعتماد مجهر القوى الذرية (AFM) والمجهر الالكتروني الباعث الماسح FESEM)) ومشتت الطاقة للأشعة السينية (EDX). إن زيادة نسبة محتوى المغنيسيوم في الاغشية ادت إلى نقصان خشونة السطح . وان (EDX) اظهرت احتواء الأغشية على عناصر( Si، N ،O ، Zn و Mg ) كما هو متوقع . تم قياس استطارة رامان لأغشية MgxZnO1-x/n-Si الرقيقة لمختلف نسب محتوى المغنيسيوم ، حيث اظهرت شدة ذات حزمتين cm-1(601 و 1202) المقابلة الى انماط استطارة رامان ذات الرتبة الاولى العليا E_2^high, ونمط الرتبة الثانية هو A1(LO) وهو نمط الرتبة الأولى بالنسبة لأوكسيد الزنك، اذ انه بزيادة محتوى المغنيسيوم الى اكثر من(50) % فان نمط الرتبة E_2^high سوف تنخفض شدته. وحسبت فجوة الطاقة المباشرة لأوكسيد الزنك النقي وكانت (3.18 ،3.21 و 3.19) الكترون فولت التي تقابل درجات الحرارة (400، 450 و 500) درجة مئوية على التوالي . وتم حساب الثوابت البصرية كمعامل الانكسار ومعامل الخمود وثابت العزل الحقيقي والخيالي لجميع الأغشية المحضرة. وتم حساب فجوة الطاقة البصرية من خلال مطياف الاستضائية وكانت القيم تتراوح بين (3.558 - 3.531) الكترون فولت، تم دراسة الخصائص الكهربائية كالتوصيلية الكهربائية المستمرة وتأثير هول، واظهرت نتائج قياسات تأثير هول ان غشاء اوكسيد الزنك النقي من النوع السالب (n-type) اما اغشية MgxZnO1-x فهي من النوع الموجب(p- type) وتمتلك طاقتي تنشيط (Ea1 و Ea2). تم قياس سعة كاشف MgxZnO1-x /n-Si كدالة لفولتية الانحياز العكسي وبتردد يتراوح بين 0.6) (1- ميكا هيرتز، واشارت تلك النتائج الى أن كاشف المفرق الهجين من النوع الحاد.
كما وجد إن جهد البناء الداخلي تنخفض قيمته بزيادة محتوى المغنيسيوم وتزداد عند نسبة محتوى المغنيسيوم (90)% . واظهرت خصائص تيار- فولتية لكاشف MgxZnO1-x /n-Si ان تيار الظلام الأمامي يتغير أسيا مع فولتية الانحياز، كذلك لوحظ تناقص عامل المثالية وتيار الإشباع العكسي بزيادة محتوى المغنيسيوم في الاغشية في حين يزداد عند درجات الحرارة العالية كما تم في هذا العمل دراسة الخصائص الطيفية للكاشف ووجد أن قيم الاستجابة الطيفية ، الكفاءة الكمية والكشفية النوعية تزداد بزيادة نسبة محتوى المغنيسيوم ، بينما القدرة المكافئة للضوضاء تنخفض بزيادة محتوى المغنيسيوم .
وظهرت قمم الاستجابية عند الطول الموجي (450) نانومتر وكانت تساوي الى (13.51) A/W وعند الطول الموجي (900) نانومتر وكانت تساوي الى (36.83)A/W . كما تم حساب الربحية للكاشف ووجد ان الكسب يزداد عند ارتفاع درجات الحرارة . وتم قياس تحسسية المتحسس لغاز NO2 في الهواء المحيط في منظومة استشعار الغاز . وتم فحص جميع العينات في نسبة %3 NO2: الهواء وفولتية انحياز (6 (فولت. وكانت أفضل نسبة اشابة لمحتوى المغنيسيوم %(5x=) ، و درجة حرارة القاعدة السليكونية هي (400) درجة مئوية و درجة حرارة تشغيل (200) درجة مئوية. وكانت اقصى تحسسية عند هذه النسبة هي (90.80)% وسرعة زمن الاستجابة هو (15.3) ثانية وزمن الاسترجاع هو (42.3) ثانية.
عادل محمد