رسالة ماجستير في كلية العلوم تناقش تأثير تركيز الثايوريا على الخصائص التركيبية والبصرية لأغشية Cu2ZnSnS4 (CZTS) الرقيقة المرسبة بطريقة التحلل الكيميائي الحراري

ناقش قسم علوم الفيزياء في كلية العلوم بجامعة ديالى رسالة الماجستير الموسومة ( تأثير تركيز الثايوريا على الخصائص التركيبية والبصرية لأغشية Cu2ZnSnS4 (CZTS) الرقيقة المرسبة بطريقة التحلل الكيميائي الحراري ، في قاعة المناقشات في عمادة كلية العلوم ، للطالب حسين إسماعيل مهدي .

تضمنت الرسالة دراسة وتحضير الأغشية الرقيقة Cu₂ZnSnS₄ (CZTS) بواسطة استخدام تقنية  التحلل الكيميائي الحراري(CSP) . عند درجة حرارة الركيزة  (400±10) ^oCوسمك 300±10) nm) تقريبا. وقد نمت الاغشية الرقيقة على قواعد زجاجية نظيفة مسخنة وبتراكيز الثيوريا المختلفة M (.(0.14, 0.16, 0.18, 0.20, 0.22 and 0.24 درست الخواص التركيبية والبصرية لهذه الأغشية الرقيقة بواسطة استخدام حيود الاشعة السينية ,(XRD) مجهر القوة الذرية  (AFM)ومطياف الاشعة فوق البنفسجية–المرئية ((UV-Visible.

أظهرت نتائج فحوصات الأشعة السينية أن الأغشية الرقيقة المحضرة كانت ذات تركيب متعدد التبلور ومن الـنـوع الرباعي وبالاتجاه السائد (112). وتم حساب حجم البلوريات (D_av)  بواسطة استخدام طريقة شيرر وكانت اعلى قيمة للحجم الحبيبي للأغشية الرقيقة هي(31.25) nm  عند تركيز الثيوريا ,(0.20) M واقل قيمه للحجم الحبيبي(18.02) nm  للأغشية الرقيقة المحضرة عند تركيز الثيوريا .(0.16) M وكانت هذه النتائج  مطابقة تقريباً مع نتائج الحجم الحبيبي المحسوبة من طريقة وليامسون- هول (W-H). أما نتائج مجهر القوة الذرية ((AFM فقد أظهرت نعومة وتجانس الأغشية الرقيقة .Cu₂ZnSnS₄

كما تمت دراسة الخصائص البصرية للأغشية الرقيقة من خلال تسجيل طيفي النفاذية (T) والامتصاصية ((A ولمدى الأطـوال الـمـوجـية nm (900 –300 ). وقـد وجـد أن الـنـفـاذيـة تزداد بشكل حاد بزيادة الطول الموجي في المدى(320 – 700) nm  وتزداد ببطء في الاطوال الموجية العالية، والامتصاصية تقل بشكل حاد عند الاطوال الموجية الواطئة (طاقات عالية) المقابلة لفجوة الطاقة في الأغشية الرقيقة المحضرة (عندما يسقط قوتون ذو طاقة اكبر اومساوية  لقيمة فجوة الطاقة).

وتم حساب فجوة الطاقة البصرية للانتقال المباشر المسموح باستخدام معادلة ( .(Taus وقد وجد ان فجوة الطاقة تقل بزيادة تركيز الثيوريا وتتراوح قيمها .(2.22 – 1.75) eV وقد وجد ايضا ان اقل قيمة لطـاقـة اوربـاخ (E_u) هي  (469) meV عند تركيز الثيوريا  M(0.18). وتم حساب الثوابت البصرية للأغشية الرقيقة المحضرة التي تتضمن "معامل الامتصاص (α) وثابت العزل بجزئيه الحقيقي(ε₁)  والخيالي(ε₂)  والتوصيلية البصرية (σ*)" كدالة لطاقة الفوتون. معامل الانكسار(nₒ)  ومعامل الخمود(k_o)  كدالة للطول الموجي.