تحضير أغشية رقيقة من ZnO كوسط فعال لليزرات العشوائية ودراسة خواصها البنيوية والضوئية

الملخص

حُضِّرت وبنجاح أغشية رقيقة من أكسيد الزنك ZnO بسماكات مختلفة على ركائز زجاجية بطريقة السول – جل، وباستخدام خلات الزنك المائية كمصدر رئيسي لشوارد الزنك Zn⁺². شُخصت مورفولوجيا السطح بوساطة مجهر القوة الذرية (AFM)، ووصّفت الأغشية المحضرة بنيوياً بوساطة طيف انعراج الأشعة السينية (XRD)، أما التحليل العنصري فقد تم بوساطة مطيافية تشتت الطاقة للأشعة السينية (EDX). دُرِست الخواص الضوئية للأغشية المحضرة بوساطة المطيافية الضوئية في منطقة تحت الأحمر والمرئي وفوق البنفسجية UV – VIS – IR والتألق الضوئي (PL). أظهرت صور الـ AFM أن الأغشية المحضرة ناعمة ومتجانسة، وخصوصاً من أجل السماكات العالية، وأن الحبيبات الناتجة على السطح تأخذ شكل قضبان متقطعة، متوسط قطرها يساوي 240nm. بيّن طيف الـ XRD أن التوجه البلوري السائد للغشاء المحضر هو (112)، وأن أبعاد بلوراته الوسطي يساوي 19nm، في حين أظهرت طيف الـ EDX أن التركيب العنصري لتلك الأغشية هو من أكسيد الزنك. بينت الأطياف الضوئية للأغشية المحضرة أنه بالإمكان الحصول على أفلام شفافة من ZnO تتراوح نفاذيتها بين 77% و92% في منطقة المرئي وتحت الأحمر. حُسِبت قيمة الفجوة الطاقية المباشرة للأغشية المحضرة بدلالة السماكة، والتي تراوحت بين (3.273 – 3.256 eV). لوحِظ من خلال مطيافية التألق الضوئي وجود قمة إصدار عند الطول الموجي 616nm في العينة E ،وقمة إصدار عند الطول الموجي 648nm في العينة F، وهذا ما يرشحها لأنْ تكون وسطاً فعالاً لليزر العشوائي.

كلمات مفتاحية: السول – جل. أغشية رقيقة. أكسيد الزنك. أنصاف نواقل. ليزر عشوائي. مجهر القوة الذرية. انعراج الأشعة السينية. تشتت الطاقة للأشعة السينية. المطيافية الضوئية. التألق الضوئي. الفجوة الطاقية.