منصة الرسائل والاطاريح: تصنيع أغشية أوكسيد الحديد النانوية من الحديد المبخر حرارياً بعد المعاملة الحرارية: التركيب والخصائص البصرية

الخلاصة

في هذه الدراسة ، تم استخدام تقنية التبخير الحراري لتحضير أغشية نانوية من الحديد (Fe) المترسبة على ركائز زجاجية بدرجات حرارة تلدين مختلفة تبلغ 200 درجة مئوية و 300 درجة مئوية و 400 درجة مئوية وزمن تلدين مختلف عند 200 درجة مئوية لمدة 3 و 4 ساعات عن طريق التبخير الحراري. من تحليلات حيود الأشعة السينية (XRD) أقرت بتكوين طور الهيماتيت لهيكل رباعي الزوايا البلوري (γ-Fe2O3) والهيكل البلوري السداسي الماغيميت (α-Fe2O3). التلدين عند درجات حرارة وزمن مختلفين في وجود الهواء يؤدي إلى الأكسدة ويكشف عن الأطوار المختلطة لأكسيد الحديد الماغيميت والهيماتيت. زاد معدل الحجم البلوري للأغشية النانوية الحديدية مع زيادة درجة حرارة التلدين والوقت. زاد من 15.12 نانومتر بدون تلدين إلى 21.67 نانومتر ملدن عند 200 درجة مئوية لمدة 4 ساعات. تُظهر صور مجهر القوة الذرية (AFM) لأغشية نانوية لأكسيد الحديد تجانسًا عاليًا للسطح يكون فيه توزيع الحبيبات البلورية منتظمًا وهو ما يتضح من تقارب قيم الخشونة والجذر المتوسط التربيعي (RMS). تمت زيادة قيم الخشونة والجذر المتوسط التربيعي (RMS) من 1.1 نانومتر و 1.43 نانومتر بدون تلدين إلى 8.35 نانومتر و 10.6 نانومتر الملدن عند 200 درجة مئوية لمدة 4 ساعات. أظهرت صور المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) أن تجمعات الجسيمات النانوية على شكل أزهار تنتشر على السطح ، والتي ظهرت في جميع العينات المرسبة على قواعد زجاجية، خاصة عند درجة حرارة 200 درجة مئوية. أظهرت نتائج الخصائص البصرية أن الامتصاصية تزداد مع زيادة درجة حرارة التلدين في منطقة الأشعة فوق البنفسجية ثم تنخفض مع زيادة درجة حرارة التلدين في المناطق المرئية و NIR ، بينما تقل النفاذية مع زيادة وقت التلدين ، بينما تقل النفاذية مع زيادة درجة حرارة التلدين في منطقة الأشعة فوق البنفسجية ثم تزداد مع زيادة درجة حرارة التلدين في المناطق المرئية و NIR. يُظهر القياس البصري أن أغشية الحديد النانوية سمحت بفجوة طاقة مباشرة .تتناقص فجوة الطاقة مع زيادة درجة حرارة التلدين والوقت على التوالي. تنخفض من 3.48 فولت بدون تلدين إلى 3.33 فولت عند 400 درجة مئوية لمدة ساعتين ومن 3.48 فولت بدون تلدين إلى 3.40 فولت عند 4 ساعات مقابل 200 درجة مئوية. كما تم دراسة الثوابت البصرية مثل معامل الامتصاص ومعامل الخمود ومعامل الانكسار والجزء الحقيقي والخيالي لثابت العزل الكهربائي.