تأثير المطعم Dy على الخصائص الرئيسية الخطية وغير الخطية والبصرية لأغشية SnO2 للتطبيقات الإلكترونية الضوئية والليزر
Title Influence of Dy doping on key linear, nonlinear and optical limiting characteristics of SnO2 films for optoelectronic and laser applications
الباحث الرئيس عبدالله رجاءالله دليم المحمدي
الباحثون المشاركون
التخصص: الفيزياء
التخصص الدقيق: فيزياء تطبيقية
المستخلص: في العمل الحالي ، تم تصنيع أغشية SnO2 النقية و dysprosium (Dy) المنشكة من خلال تقنية طلاء جل هلام sol. لوحظ تأثير قوي للمطعم Dy على الخصائص البصرية الهيكلية والمورفولوجية والاهتزازية والخطية وغير الخطية لأفلام SnO2. كشفت دراسة حيود الأشعة السينية أن الأفلام المودعة تظهر بنية بلورية رباعية الزوايا مع نمو تفضيلي على طول مستوى (200). مع زيادة تركيز المطعم في SnO2 ، ينخفض الحجم البلوري بينما تزداد كثافة الخلع ونسبة تشويه الشبكة. خصائص قمم رامان للأغشية الرقيقة SnO2 المنشطة تتسع وتتحول وتقل شدتها مقارنة بالفيلم النقي الذي يؤكد الترابط بين Dy و SnO2. تظهر الدراسة البصرية أن الأغشية الرقيقة المحضرة تكون شفافة جداً، ويزداد الامتصاص بزيادة تركيز المطعم بسبب زيادة حالات العيوب. ويلاحظ أيضًا أن فجوة النطاق البصري تزداد أولاً ثم تقل مع ارتفاع تركيز المطعم Dy، والذي ينسب إلى تأثير Burstein-Moss (BM). بالإضافة إلى ذلك ، ينخفض مؤشر العزل الكهربائي الثابت والانكساري أولاً بتركيز المطعم الصغير (1-3 ٪) بسبب زيادة تركيز الناقل ، ثم يزيد مع المطعم الأعلى (5-7 ٪) بسبب زيادة العيب في شبكة SnO2. لوحظت القيم χ و β التي تم الحصول عليها عن طريق مسح قياس Z في نطاق 0.31 × 10−7 إلى 1.28 × 10−7 و 1.27 إلى 5.32 × 10−4 سمW − 1 ، على التوالي. تم حساب العتبة الحدية للأغشية النانوية والأشكال النانوية SnO2 ذات البنية النانوية، ووجد أنها في حدود 5.37-11.18 كيلوجول / سم 2.
Abstract: In the present work, pure and dysprosium (Dy) doped SnO2 films have been fabricated through sol-gel spin coating technique. Strong influence of Dy doping is observed on structural, morphological, vibrational, linear and nonlinear optical properties of SnO2 films. X-ray diffraction study revealed that deposited films exhibit tetragonal crystal structure with preferentially grown along (2 0 0) plane. With increase of doping concentration in SnO2, the crystallite size decreases while dislocation density and lattice distortion ratio increases. The characteristics Raman peaks of doped SnO2 thin films broaden, shifted and intensity decreases as compared to pure film which confirm the bonding between Dy and SnO2. Optical study shows that the prepared thin films are highly transparent and absorption increases with doping concentrations owing to increase of defects states. It is also observed that the optical band gap first increases and then lessens with rise of Dy-doping concentration which attributed to the Burstein-Moss (BM) effect. Additionally, dielectric constant and refractive index first decreasing with small doping concentration (1–3%) due to increase of carrier concentration, and then increases for higher doping (5–7%) due to increase of defect in SnO2 lattice. The values and β obtained by Z-scan measurement are observed in range of 0.31 × 10−7 to 1.28 × 10−7 and 1.27 to 5.32 × 10−4 cm W−1, respectively. The limiting threshold of pure and Dy doped SnO2 nanostructured films were calculated to be in the range of 5.37–11.18 kJ/cm2.