جسيمات اشباه الموصلات النانوية: تحضير وتشخيص وتحليل نظري للخواص الالكترونية والتركيبة

رسالة ماجستير

اسم الباحث : افراح احمد سياب

اسم المشرف : "أ. م. د. علا مهدي الهنداوي : أ.م .د. نغم محي التميمي"

الكلمات المفتاحية : Ag2S nanoparticles, Optical properties, Chemical precipitation

الكلية : كلية التربية للعلوم الصرفة

الاختصاص : علوم الكيمياء

سنة نشر البحث : 2024

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

تم استخدام عملية الترسيب الكيميائي بنجاح لتحضير جسيمات نانوية من كبريتيد الفضة. من خلال ضبط المتغيرات مثل مدة التفاعل وتركيز المواد الأولية ودرجة حرارة التفاعل الاس الهيدروجيني للمحلول، تم التحكم في عملية نمو جسيمات كبريتيد الفضه النانوي. تم استخدام حيود الأشعة السينية (XRD) وتقنية مطيافية الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDX) والأشعة تحت الحمراء (FT-IR) والمجهر الإلكتروني الماسح (FE-SEM) لتشخيص الدقائق المحضره بوجود وغياب Mn.ايونات المنغنيز.كما تم تقدير طاقة الفجوة النطاقية باستخدام أطياف الأشعة فوق البنفسجية والمرئية، وتم تحديدها على أنها 3.87 eVإلكترون فولت لكبريتيد الفضة النقي و 3.93eVالكترون فولت لـ Ag2S NPs الممزوجة بالمنغنيزو يشير هذا إلى تأثير الاحتجاز الكمي، والذي يُعتقد أنه يحدث عندما تكون الجسيمات صغيرة.
بالإضافة إلى ذلك، تم فحص الخصائص البصرية للمواد النانوية النقية والممزوجة بالمعادن المصنعة. باستخدام البرنامج الخاص GaussianView 6.0 Gaussian 09W Chem Draw professional 15.0 تم استخدام لتحويل الجزء النظري من هذا العمل. قبل وبعد إضافة المعدن (Mn)، تم ضبط هياكل الهندسة الجزيئية بدقة على عتبات طاقة التقارب المنخفضة لمجموعة Ag2S. تم فحص الخصائص البنيوية والكهربائية لمركب AgSMn باستخدام حسابات DFT/B3LYP لنظرية الكثافة الوظيفية باستخدام مجموعة الأساس . 3-21G تم حساب فجوة الطاقة (E𝒈)، والتي تنتج عن الفرق بين تلك المدارات، ورسمها للمدارات الجزيئية ذات الحدود العالية والمنخفضة غير المشغولة (HOMO&LUMO). عند إضافة Mn، ارتفعت E𝒈 من (2.37إلى 2.46) إلكترون فولت، مما أسفر عن مؤشر واعد. يُظهر أنه تم استبدال أيونات المنغنيز في شبكة Ag2S. علاوة على ذلك، تم حساب الخصائص الإلكترونية للهياكل المذكورة أعلاه، بما في ذلك رسم السطح المتساوي للجهد الكهروستاتيكي الجزيئي ورسم الكنتور لـ Ag2S و AgSMn، بالإضافة إلى جهد التأين (IP)، والالفة الالكترونية (EA)، وجهد فيرمي Ef، وفجوة الطاقة (𝑬𝒈)، والجهد الكيميائي (𝑪𝒑) ، والسلبية الكهربية (χ)، والصلابة الكلية (η)، والنعومة الكيميائية (S)، والالفة للإلكترونية (𝛚)، والالفة النووية (χ)

Semiconductor Nanoparticles: Synthesis, Characterization, and Theoritical Analysis of Electronic and Structural Properties

The chemical precipitation process was successfully used to prepare silver sulfide nanoparticles. By adjusting parameters such reaction time, starting materials concentration, reaction temperature, and solution pH, the growth process of Ag2S NPs was controlled. X-ray diffraction (XRD), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), Fourier transform infrared (FTIR), and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) were used to investigate the production of Ag2S in the presence and absence of Mn ions. The band gap energy was estimated using the UV-Vis spectrum, and it was determined to be 3.87 eV for pure silver sulfide and 3.93 eV for Ag2S NPs that were doped with Mn ions. This finding suggests the quantum confinement effect, which is believed to happen when particles are tiny.
Additionally, the synthesized pure and metal-doped nanomaterials’ optical characteristics were examined. Special programs; GaussianView 6.0, Gaussian 09W and Chem. Draw professional 15.0 were used to convert the theoretical portion of this molecules. Both before and after the addition of metal (Mn), the molecular geometry structures were precisely tuned to the low affinity energy thresholds of the Ag2S group. The structural and electrical characteristics of the AgSMn compound were examined using Density Functional Theory (DFT) calculations with B3LYP function and 3-21 G as a basis set. The energy gap (E𝒈), which results from the difference between those orbitals, was calculated and plotted for the molecular orbitals with high and low unoccupied bounds (HOMO&LUMO). When Mn was added, E𝒈is inereasing climbed from (2.37 to 2.46) eV, yielding a promising index showing that manganese ions have been replaced in the Ag2S lattice. Too long Furthermore, the electronic properties of the aforementioned structures were calculated, including the molecular electrostatic potential isosurface plot and contour plot of Ag2S and Ag2S:Mn, as well as the ionization potential (IP), electron affinity (EA), Ef, energy gap (𝑬𝒈), chemical potential (𝑪𝒑), electronegativity (χ), overall hardness (η), chemical softness (S), electrophilicity (𝛚), and nucleophilicity (ε).