Effects of Mg concentration of MgxZn1-XO nanostructure thin films by PLD on optical and topographical properties

Other Title(s)

دراسة تأثير محتوى المغنسيوم في أغشية MgxZn1-XO على الخصائص البصرية و الطوبوغرافية

Joint Authors

Saimun, Jihan A.
Addii, Ali J.
Haydar, Adawiya Jumah

Source

Engineering and Technology Journal

Issue

Vol. 31, Issue 7 (31 May. 2013), pp.846-858, 13 p.

Publisher

University of Technology

Publication Date

2013-05-31

Country of Publication

Iraq

No. of Pages

13

Main Subjects

Physics

Topics

Abstract AR

الهدف من الخارصين هو تحضير أغشية رقيقة من أوكسيد الخارصين–مغنيسيوم (MgxZn1-xO) باستخدام تقنية الترسيب بالليزر النبضي و دراسة الخصائص التركيبية باستخدام مجهر القوى الذرية، بالإضافة إلى دراسة الخصائص البصرية لتلك الأغشية (طيف النفاذية المرئي و فوق البنفسجي).

جرى دراسة نمو الأغشية عند درجة حرارة 300 °Cعلى قواعد الألومينا و كثافة طاقة الليزر الساقطة 1.6 J / cm2 و باختلاف محتوى المغنيسيوم (1، 0.8، 0.6، 0.4، 0.3، 0.2، 0.1، 0 = x) باستعمال ليزر النيديميوم–ياك الذي يعمل بتقنية عامل النوعية عند الطول الموجي nm 532 بمعدل تكرارية (6Hz).

وضحت قياسات حيود الأشعة السينية وجود التركيب السداسي و المكعب لأغشية MgxZn1-xO.

كانت نتائج النفاذية البصرية أعلى من 85 % لأغشية أوكسيد الخارصين مغنيسيوم بالمنطقة المرئية من الطيف و تزداد بازدياد محتوى المغنيسيوم.

كما يمتد الامتصاص باتجاه الأطوال الموجية الأقصر عند محتوى المغنيسيوم الأعلى مما يحسن من مقدار النفاذية عند الأطوال الموجية الفوق بنفسجية. وجد تغير فجوة الطاقة لأغشية أوكسيد الخارصين مغنيسيوم المرسبة على قواعد الألومينا باتجاه الطاقات الأعلى بزيادة تركيز المغنيسيوم.

إذ تتغير فجوة الطاقة البصرية من 3.4 إلى 5.9 إلكترون فولت عند تغيير محتوى المغنيسيوم من 0 إلى 1، بينما يقل معامل الانكسار من 1.75-1.96 عند ثبوت الطول الموجي (400) نانومتر، كما لوحظ تأثير مثبط للمغنيسيوم على نمو الحبيبات في الأغشية المحضرة.

Abstract EN

In this work, MgxZn1-xO thin films were synthesized by pulsed laser deposition technique, the morphology and optical properties of MgxZn1-xO films were characterized by Atomic force microscopy (AFM) and UV-VIS spectroscopy.

The MgxZn1-xO films have been deposited on sapphire substrates with different Mg contents (x = 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.6, 0.8, 1), using double frequency Q-switching Nd : YAG laser (532nm), repetition rate (6 Hz) and a pulse duration of (7 ns). The present of hexagonal and cubic structure of MgxZn1-xO thin films was shown from X-ray diffraction measurement.

The optical transmission results show that the transparency of the MgxZn1-xO films are greater than 85 % in the visible region which increases with the increasing of Mg content.

The absorption can be extended to lower wavelength range with higher magnesium contents, which can improve the transparency in the ultraviolet wavelength range.

The band gap energy was found to be changed to the higher energy side with the increasing of Mg concentration.

By changing Mg content from x = 0 to x = 1, the optical band gap of MgxZn1-xO films can be tuned from 3.4 eV to 5.9 eV, while the refractive index decreases from (1.96 – 1.75) as Mg-content increases from (0 to 1) at constant wavelength 400nm.

This provides an excellent opportunity for bandgap engineering for optoelectronic applications.

It is found from the AFM studies that the surface roughness of the films decreases with increasing the Mg content and the smallest grain size (33.8nm) with Mg content (1).

American Psychological Association (APA)

Haydar, Adawiya Jumah& Saimun, Jihan A.& Addii, Ali J.. 2013. Effects of Mg concentration of MgxZn1-XO nanostructure thin films by PLD on optical and topographical properties. Engineering and Technology Journal،Vol. 31, no. 7, pp.846-858.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-346172

Modern Language Association (MLA)

Haydar, Adawiya Jumah…[et al.]. Effects of Mg concentration of MgxZn1-XO nanostructure thin films by PLD on optical and topographical properties. Engineering and Technology Journal Vol. 31, no. 7 A (2013), pp.846-858.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-346172

American Medical Association (AMA)

Haydar, Adawiya Jumah& Saimun, Jihan A.& Addii, Ali J.. Effects of Mg concentration of MgxZn1-XO nanostructure thin films by PLD on optical and topographical properties. Engineering and Technology Journal. 2013. Vol. 31, no. 7, pp.846-858.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-346172

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

Includes appendices : p. 852-858

Record ID

BIM-346172