TY - JOUR ID - TI - Optical band gap Modification and Photodetector Properties of Au NPs Doped CuZnS Thin Films تعديل فجوة الطاقة البصرية وخصائص الكاشف الضوئي لأغشية CuZnS المشوبة بجسيمات الذهب النانوية AU - Adel H. Omran Alkhayatt عادل حبيب عمران الخياط AU - Azhar Abdul Wahab H. ازهر عبد الوهاب حبيب AU - Ali Abdulhussein Hameed علي عبدالحسين حميد PY - 2018 VL - 10 IS - 1 SP - 95 EP - 107 JO - Journal of Kufa - physics مجلة الكوفة للفيزياء SN - 20775830 23126671 AB - Au nanoparticles doped CuZnS (CZS) thin films were deposited by spray pyrolysis method (SPD) onto glass and silicon substrates at temperature of 330 ºC and annealed at 450ºC. Cu:Zn:S content was 1:1:2 and Au NPs dopant ratio was 4%, 6% and 8%. The structural, surface morphology, optical and photodetector properties were investigated with respect to the dopant concentration. X–Ray diffraction patterns indicate that the films have low crystallinity and polycrystalline structure nature with ZnS sphalerite cubic phase. The intensity of diffraction peaks and the crystallite size increased with the increase of Au Np's dopant ratio. The SEM images show a homogeneous and smooth uniform surface. Also AFM images reveals that the roughness increased from1.95 nm for CZS (1:1:2) to 2.64 nm for CZS:Au (4%), 4.86 nm for CZS:Au (6%) and 3.82 nm for CZS:Au (8%) thin films, these increases could be probably due to the increasing concentration of atomic gold in the CZS thin films, The average grain diameter was evaluated from the plane view images for 68.99 CZS 1:1:2 and CZS:Au NPs was (93.59–102.07 nm). Au Np's dopant ratio, the lower band gap corresponds to CuxS phase and double band gap confirms the alloy nature of material. The decreased in energy band gap after increasing of Au Np's dopant ratio can be attributed to the red shift of the absorption edge and to the improvement in the crystallinity, increase of Au Np's ratio leads to decrease band gap from 2.5 eV to 2.39 eV. Photodetectors CuZnS: Au Np's/Si were synthesized and I–V characteristics have been investigated, the results showed that the photocurrent increased from 0.0 to (8.65×10-7 A, 5.62×10-6 A and 5.03 ×10-6 A) at the bias voltage range of 0– 2V under illumination, and from 0.0 to (3.49 ×10-7 A, 1.9 ×10-6 A and 3.14 ×10-6A) in the dark for CZS:Au NPs (4%, 6% and 8%) ratio, respectively. Under applied voltage of 2V, the response time was (0.8, 0.5 and 1.5 sec) respectively; whereas the recovery time was (0.6, 0.9 and 1.35 sec) and the sensitivity increased from 42.86% to 122.73%.http://dx.doi.org/10.31257/2018/JKP/100115

رُسبت أغشية CuZnS الرقيقة بجسيمات الذهب النانوية بطريقة الرش الكيميائي (SPD) على قواعد من الزجاج والسليكون عند درجة حرارة 330 سيليزي ولُدنت عند 450 سيليزي. كان محتوى الـ Cu:Zn:S محدد بالنسب 1:1:2 بينما نسب شائبة الذهب عند 4%، 6% و 8%. لقد تمت دراسة الخصائص التركيبية ومورفولوجية السطح مع خصائص الكاشف الضوئي نسبةً الى تركيز شائبة الذهب النانوية. أُستخلص من حيود الأشعة السينية بأن الغشاء ذات طبيعة بلورية واطئة ومتعددة التبلور بطور المكعب، وشدة نمط الحيود والحجم الحبيبي (البلوري) ازدادت بزيادة شائبة الذهب النانوية. صور الـ SEM بينت تجانس ونعومة السطح. وأيضاً في قياسات الـ AFM حيث لوُحظَ زيادة خشونة السطح من (1.95) نانو لـCZS 1:1:2 الى (2.64) نانو للنسبة 4%، و (4.86) نانو للنسبة 6% و (3.82) نانو للنسبة 8%. هذه الزيادة من الممكن أن تُعزى الى زيادة تركيز نسبة الشائبة لذرة الذهب في اغشية CZS. أيضاً تم حساب حجم قطر الحبيبات إعتماداً على احداثيات صور الـ AFM فوجد يترواح بين (93.59–102.07 نانومتر).بوجود شائبة الذهب النانوية، حصل نقصان بفجوة الطاقة من (2.5) الى (2.39) الكترون فولط يقابل طور CuxS ومضاعفة فجوة الطاقة يؤكد طبيعة مكونات المادة. زيادة نسبة شائبة الذهب قادت إلى نقصان فجوة الطاقة وزحزحتها نحو الأطوال الموجية في المنطقة الحمراء من حافة الامتصاص وساهم ذلك في تحسن تبلور المادة. أخيراً، تم تصنيع كاشف ضوئي من غشاء CuZnS:Au Np's/Si ومن ثم دراسة خصائص التيار والفولتية له، حيث وجد ان التيار الإضاءة ازداد من 0.0 الى (8.65×10–7 A، 5.62×10–6 A و 5.03 ×10–6 A)، عند تطبيق فولتية الانحياز في المدى 0 – 2 فولط تحت الاضاءة، ومن 0 الى (3.49×10–7 A، 1.9×10–6 A و 3.14 ×10–6 A) تحت الظلام لأغشية CZS:Au Np'sبالنسب (4%، 6% و 8%) على التوالي. وعند تطبيق فولتية قدرها 2 فولط، وُجد ان زمن الاستجابية (0.8، 0.5 و 1.5 ثانية) على التوالي، في حين زمن الاضمحلال (0.6، 0.9 و 1.35 ثانية). وتحسسية الكاشف ازدادت من 42.86% الى 122.73%. ER -