تصنيع وتوصيف أغشية Pbl2 الرقيقة ذات الهيكل النانوي المطعمة مع La للتطبيقات الإلكتروضوئية
Title Fabrication and characterization of La doped PbI2 nanostructured thin films for opto-electronic applications
الباحث الرئيس عبدالله رجاءالله دليم المحمدي
الباحثون المشاركون
التخصص: الفيزياء
التخصص الدقيق: فيزياء تطبيقية
المستخلص: في هذه الدراسة ، تم بحث طريقة تصنيع سهلة ومنخفضة التكلفة لأغشية رقيقة من محلول يوديد الرصاص (PbI2) النقي والمنشط مع (La3+)، ودراسة الخصائص الهيكلية والبصرية والعزل الكهربائي. تم التحقق من PbI2 المصنع بواسطة تحليل الأشعة السينية (XRD) والتحليل الطيفي FT-Raman.الأغشية المصطنعة نمت على المستوى الطولي (001) ، مع حجم بلوري في نطاق 12-14 nm ، ولوحظ أن التبلور يزداد والعيوب تقل مع زيادة تركيز المطعم La. تم ملاحظة أن الأغشية المصنعة تتشكل على هيئة جسيمات نانوية كروية مشكلةً أوراق نانوية، وموزعة بشكل منتظم في جميع أنحاء الأغشية. علاوة على ذلك ، تمت مشاهدة التطعيم المتجانس في PbI2 من خلال صورة خرائط العناصر EDX. تم حساب فجوة النطاق البصري من خلال أطياف الأشعة فوق البنفسجية، المرئية، والقريبة من الأشعة تحت الحمراء (UV-Vis-NIR). لوحظ أن فجوة النطاق للغشاء PbI2 النقي تكون تقريباً 2.44eV ، وتزداد إلى 2.63eV مع الغشاء المطعم مع La3+ 3٪ . تم حساب معامل الإمتصاص، ومعامل الانكسار وقيم ثابت العزل الكربائي من البيانات البصرية، واتضح اعتمادهم بشكل كبير على شدة على طاقة الفوتون، وجميع المعاملات تعطي قيم عالية للأغشية المطعمة مع La. تم إجراء خصائص تيار- توتر للأغشية الرقيقة النقية والمطعمة في بنية الأجهزة عند درجة حرارة الغرفة. يوضح منحنى شدة التيار بدلالة التوتر (I-V curve) سلوكاً أمياً للأغشية الرقيقة وغير أمي للأغشية المطعمة، وسبب ذلك هو الشحنة الفراغية محدودة التيار. وجد أن قيم المقاومة الكهربائية للأغشية النقية تكون عالية جداً حوالي 1.8 × 1011Ω سم.
Abstract: Herein, we report a facile, cost-effective, solution processed fabrication method for pure and lanthanum (La3+) doped lead iodide (PbI2) thin films and investigated structural, optical, dielectric and electrical properties. Synthesis of PbI2 was confirmed by X-ray diffraction (XRD) and FT-Raman spectroscopy analyses. The fabricated filmsweregrownalong(001)plane,withcrystallitesizeintherangeof12–14nmandobservedthatcrystallinity increases anddefects decreaseswiththeincreaseofLadopingconcentration.Themorphology offabricated films was observed to be spherical nanoparticles assembled nanosheets, distributed uniformly throughout the films. Moreover, homogeneous La doping in PbI2 was seen via EDX elemental mapping image. Optical band gap was calculated from Ultra violet–visible–near infrared (UV–Vis–NIR) spectra. The band gap of pure PbI2 film was noticed ∼2.44eV which increase to 2.63eV for 3% La3+ doped film. Absorption index, refractive index and dielectric constant values were calculated from optical data and found to be strongly dependent on incident photon energy and all parameters show higher values for La doped PbI2 films. I-V characteristics of pure and Ladoped PbI2 thin films were carried out in the device configuration viz. FTO/PbI2 (or La-doped PbI2)/Au at room temperature. I-V curve for the pure PbI2 films shows the ohmic behavior while La doped PbI2 films shows non ohmic behavior attributed to space charge limited current. The electrical resistivity values for pure PbI2 film is found to be very high about 1.8×1011Ω-cm.