المستخلص
تضمنت هذه الدراسة تحضير أغشية رقيقة من أكسيد الكادميوم (CdO) وأكسيد الكادميوم المشوب بالنيكل (CdO: Ni) على قاعدة زجاجية. تم تحضير الأفلام باستخدام طريقة الرش الكيميائي الحراري بتراكيز مختلفة من النيكل (0, 3, 5, 7, and 9) wt%. تم إجراء عملية الترسيب عند درجة حرارة ثابتة قدرها 400 درجة مئوية. بعد تشويب عينات أكسيد الكادميوم بنسبة 9% من النيكل، تم تلدينها عند (350 و400 و 450 درجة مئوية) على التوالي. كان الهدف من هذا البحث هو دراسة تأثير تشويب النيكل والتلدين على الخصائص التركيبية والبصرية والكهربائية ووقياس حساسية الغاز للاغشية المحضرة. تم استخدام تقنيات مثل تحليل بالأشعة السينية (XRD) والمجهر الالكتروني الباعث (AFM) والمجهر الإلكتروني الماسح (FE-SEM) وتقنية الطيف المرئي فوق البنفسجي (UV-VIS)وقياسات تأثير هول (HEM) و (EDX) وتحليل الكشف عن الغاز في هذه الدراسة. تبين أن جميع الأغشية كانت بلورية وتمتلك بنية بلورية مكعبة، حسب تحليل (XRD) القمة السائدة في الاغشية المشوبة وغير المشوبة (200)، بينما القمة السائدة في الاغشية الملدنة هي (111). بالإضافة إلى ذلك، أظهر تحليل بالأشعة السينية (XRD) أن حجم البلورة قد انخفض مع زيادة تركيز التشويب. عند مقارنة قبل وبعد التلدين، يتضح أن الشبكة البلورية أكثر ترتيبًا بعد التلدين بسبب زيادة حجم الجسيمات للبلورات. تم استخدام المعادلات الحسابية لحساب ثابت الشبيكة وكثافة الانخلاعات وعدد البلورات في الوحدة السطح وغيرها. اما المجهر الالكتروني الماسح (Fesem)، بين أن سطح الأغشية غير المشوبة بأكسيد الكادميوم يظهر حجم حبيبات متوسطة يبلغ حوالي 100 نانومتر. وان حجم الحبيبات يقل إلى أقل من 40 نانومتر عندما يكون مستوى تشويب النيكل في أعلى مستوى له. وتم تأكيد ذلك من خلال تحليل AFM، حيث تم تأكيد أن التشويب يؤدي إلى تقليل نمو حجم الحبيبات، مما يؤدي بالتالي إلى تحقيق سطح أكثر انتظامًا وملمسًا للغشاء المحضر. لوحظ أن درجات حرارة التلدين المرتفعة أدت إلى زيادة حجم الحبيبات. قيست الخواص البصرية للأغشية عن طريق قياس طيف النفاذية والامتصاص في نطاق الطول الموجي من 300 إلى 900 نانومتر. تشير النتائج إلى وجود علاقة عكسية بين الامتصاصية وتركيز التشويب، حيث يؤدي زيادة التشويب إلى انخفاض الامتصاصية. لوحظ أن فجوة الطاقة لاغشية أكسيد الكادميوم غير المشوبة تطابق الانتقال المسموح مباشرة. قيم فجوة الطاقة زادت بنسبة مباشرة مع زيادة مستويات تشويب النيكل. بالتحديد، لوحظ أن قيمة الفجوة الطاقية للعينة غير المشوبة 2.34 إلكترون فولت زادت بالتتابع إلى (2.46 و2.47 و 2.49 و 2.51 إلكترون فولت) مع زيادة مستويات التشويب بالنيكل. أدى زيادة درجات حرارة التلدين إلى تحسين الامتصاصية للأغشية المحضرة وأظهرت أغشية أكسيد الكادميوم الرقيقة انخفاضًا في قيمة الفجوة الطاقية المباشرة، تحديدًا من 2.5 إلى 2.2 إلكترون فولت، مع زيادة درجة حرارة التلدين. تم تحديد الثوابت البصرية، بما في ذلك معامل الامتصاص ومعامل الانكسار، لجميع الأغشية المحضرة والملدنة، مع الحسابات المجراة كدالة لطاقة الفوتون. تشير النتائج التجريبية لتأثير هول إلى أن تحسين الخواص الكهربائية يتم ملاحظته في جميع الأغشية مع زيادة مستوى التشويب. من بين الأغشية التي تم اختبارها، يظهر غشاء اوكيد الكادميوم المشوب بأعلى نسبة من النيكل أعلى توصيلية كهربائية، تم قياسها عند) (5.6 Ω.cm-1. ترافق هذه الزيادة في التوصيلية زيادة في تركيز حملات الشحنة، حيث يصل إلى1.9 x 1018 cm-3 ) ). وانخفاض في المقاومة الكهربائية بمقدار. (0.0501 Ω .cm) تم تأكيد وجود أيونات النيكل في CdO من خلال استخدام قياس EDX. تشير قياسات حساسية الغاز إلى أن غشاء CdO غير المشوب يظهر حساسية أعلى لغاز NO2 عند درجات حرارة الغرفة حتى 200 درجة مئوية، في حين يظهر غشاء CdO المشوب حساسية أعلى لغاز NH3 ضمن نفس نطاق درجات الحرارة تُظهر البيانات علاقة عكسية بين درجة الحرارة الغرفة وكل من زمن الاستجابة وزمن الاسترجاع.
