كاشف التوصيل الضوئي باستخدام انابيب الكاربون النانوية متعددة الجدران للاشعة تحت الحمراء البعيدة

Print Friendly, PDF & Email

أ.م. د. وسن رشيد صالح/جامعة بغداد/ كلية العلوم/ قسم الفيزياء

سمر يونس طه/جامعة بغداد/ كلية العلوم للبنات/ قسم الفيزياء

مروة عبد الرحمن داود

عبد الله محسن سهيل/كلية دجلة الجامعة/ قسم تقنيات البصريات

الخلاصة

الهدف من العمل هو تصنيع كاشف التوصيل الضوئي  يعمل في منطقه الاشعة تحت الحمراء البعيدة وبدرجة حرارة الغرفة باستخدام انابيب الكاربون النانوية متعددة الجدران (MWCNTs) والمرسبة على ركيزة سليكون مساميPorous Silicon   (PSi) وتحسين ادائه باضافة مواد بوليمرية. تم تحضير عالق من MWCNTs وترسيبه على السليكون المسامي (PSi) بتقنية الطلاء بالتغطيس dip coating باستخدام منظومة مصنعة من قبلنا لغرض تهيئة الغشاء ومن ثم تبخيراقطاب الالمنيوم فوقه لتصنيع الكاشف. تم اضاءة الكاشف المصنع باستخدام ليزر ثنائي اوكسيد الكاربون ((CO2 ذو الطول الموجي 10.6 مايكرومتروبقدرة 1 واط. تم تشخيص نتاىج العمل من ناحية الخصائص التركيبية والطوبوغرافية والبصرية بالاضافة الى الخصائص الكهربائية. باستخدام حيود الاشعة السينية ((XRD وجد ان المادة لها تركيب سداسي ومتعدد التبلور  polycrystalline مع تدوير قوي عند (002). واظهرت صور مجهر القوة الذرية (AFM) والمجهرالالكتروني الماسح (SEM) التوزيع المتجانس لانابيب الكاربون النانوية على طبقة السليكون المسامي وخلو الغشاء من التشققات والتكتلات. تم قياس الامتصاصية لانابيب الكاربون النانوية باستخدام مطيافية الاشعة تحت الحمراء لتحويل فورير FTIR حيث تبين ان المادة لها امتصاصية جيدة حول طول موجي 10 مايكرومتر (1000سم1) والذي يقع ضمن منطقة  تحت الحمراء البعيدة مما يجعلها اختيار جيد لتطبيقات الاشعة تحت الحمراء. اظهرت قياسات تاثير هول ان انابيب الكاربون متعددة الجدران المرسبة على قاعدة السليكون المسامي هي من نوع شبه الموصل الموجب p-type)) ولها توصلية عالية بحدود 5.104×10+3 (اوم.سم)1-  . تم ربط الكاشف بالدائرة الكهربائية الخاصة لتشغيل الكاشف ودراسة خصائص التيار- فولتية عند فولتية انحياز امامي بين (5-0.5) فولت  لغرض دراسة خصائص الكاشف (الاستجابية Rλ ,الربح G , القدرة المكافئة للضوضاء NEP والكشوفية النوعية D*). استجابية وخصائص كاشف التوصيل الضوئي تم تحسينها عن طريق تغطية اغشية انابيب الكاربون النانوية متعدد الجدران بطبقة سمكها100  مايكروميتر من البوليمرات ((PANI Polyanilin و PMMA))  poly methyl acrylae وبالاضافة الى صبغة methylene blue (MB). خصائص الكاشف حسبت قبل وبعد عملية الطلاء بالبوليمر. اظهرت النتائج ان سرعة الاستجابة والربح والكشوفية لكاشف الاشعة تحت الحمراء البعيدة قد تحسنت بشكل كبيرجدا بعد اضافة خليط البوليمرات والصبغة حيث ازدادت الاستجابية من 0.0052 (امبير/واط) لتصل الى 0.0095 (امبير/واط) بعد اضافة البوليمر وكذلك الكشوفية النوعية ازدادت من10+7 (سم.هيرتز) 2/1/واط الى 10+11 (سم.هيرتز) 2/1/واط بينما الربح ازداد بحدود 25 مرة بعد اضافة البوليمرات. زمن الاستجابة للكاشف المصنع كان بحدود 23 ملي ثانية وانخفض ليصل الى 1.5 ملي ثانية بعد اضافة خليط البوليمرات والصبغة وهو زمن استجابة مقبول لمثل هذا النوع من الكواشف. هذه القيم تعطي اثبات لتأثير البوليمر في تحسين خصائص كاشف التوصيل الضوئي للاشعة تحت الحمراء البعيدة.

 

                                                        

Comments are disabled.