حصل الطالب أحمد حجازي من قسم الفيزياء في كلية العلوم بجامعة الكويت على جائزة مشاريع طلبة الدراسات العليا لدرجة الماجستير للعام الأكاديمي 2019/2020، وجاء فوزه عن بحث قدمه بعنوان «الخواص الضوئية للأفلام الرقيقة لمادة أكسيد قصدير الزنك المطعم بالفلور والمحضرة بطريقة الرش والتحلل الحراري باستخدام الموجات فوق الصوتية».
ملخص الدراسة
بين الباحث أن أكسيد القصدير يحظى حاليا باهتمام متزايد بفضل تدخله في كثير من التطبيقات الفولتضوئية، وبالرغم من وفرة الأبحاث المتعلقة بأكسيد القصدير سواء في الحالة النقية أو مطعما بالزنك Zn أو الفلور F، إلا أن المحتوى الرباعي من أكسيد قصدير الزنك المطعم بالفلور (FZTO) نادرا ما تم التحري عنه.
وذكر أن هذا البحث اعتنى بتقديم معالجة شاملة لهذا الأكسيد شبه الموصل، تبدأ من تحضيره لأول مرة بطريقة الرش والتحلل الحراري بالموجات فوق الصوتية (USP) وامتداد إلى تحليل لخواصه المختلفة من خلال تقنيات تركيبية وكيميائية وكهربائية وضوئية.
وأظهر التحليل التركيبي باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD) أثرين متعاكسين للتطعيم بالزنك والفلور على الخواص البلورية، وذلك بدلالة حجم البلورات وكثافة الانخلاعات، وقد انعكس هذا الأثر على أنماط تركيز حاملات الشحنة الحرة.
كما تضمن البحث أيضا تحليل العناصر باستخدام طيف الإلكترونات الضوئية للأشعة السينية (XPS) والذي هدف إلى التحقق من وجود شواغر أكسجين مختلفة واختبار دورها المحتمل في سلوك المادة الضوئي والكهربائي، فوجدت ثلاثة مستويات لشواغر الأكسجين واستعين في تحديد أنواعها بطيف التوهج (PL) وتحليل الانتقالات الضوئية الناتجة من طيف الامتصاص، وهذا التحليل الأخير كشف عن أربع انتقالات في النطاق 3.8-5.1 eV، مما عزا الشوائب التي تمت ملاحظتها إلى شواغر الأكسجين المتعادلة وأحادية التأين وثنائيته، وفي النهاية قمنا بدراسة أثر موس وبورشتاين وأذيال أورباخ في FZTO.
وقد أيدت هذه الدراسة فرضيات سابقة بأن الشواغر أحادية التأين ناجمة عن شوائب خارجية مضافة إلى بلورة الـ ZTO، كما استنتجت علاقة بين القيم الضوئية لأذيال أورباخ وطاقات الفجوة، وهو ما لم يرصد في هذه المادة من قبل.