STUDY OF THE EFFECT OF SOME TYPES OF NUCLEAR RADIATION ON SOME PHYSICAL PROPERTIES OF THE TIN OXIDE FILM

Abstract

ABSTRACT

In this research, thin films of pure tin oxide (SnO2) prepared by the thermal evaporation method in a vacuum. We used this method because it is one of the best ways to obtain pure, thin films free of impurities, as the purity rate reached 99% and the impurity percentage was 1 %. Some of these thin films were studied without irradiation, the other was irradiated with gamma rays emitted from cobalt-60 (3.14 and 6.24 rad), and with (thermal and fast) neutrons emitted by 241Am-9Be source 3.05×10^10,6.09×10^10 "rad".

The optical properties of these films studied using an ultraviolet device absorbance, transmittance, absorption coefficient, and energy gap before and after irradiation. The results showed that the absorption shift of thin film irradiated for 7 days is less than 14 days, and the behavior is the same as that of non-irradiated thin film. Measurements of transmittance in the wavelength range from 190 to 1100 nm done for all non-irradiated and irradiated films. The results of transmittance increase with a quasi-stable gradient starting from a wavelength of 191 nm This behavior is identical to the behavior of the transmittance curve in the transparent conductive oxide aggregate, where the transmittance increases rapidly at the cutting-edge region, which confirms the energy gap thin films are of direct type.

Absorbance has the inverse behavior as for the transparent. The absorbance increases for the non-irradiated thin film, reaching its peak at 315 nm and then decreasing afterward. As for the thin film irradiated with gamma, it reduces the absorbance of the thin film, as for the thin film irradiated with neutrons, there was an increase in absorbance. The energy gap is a slight difference between the irradiated and non-irradiated thin films, as after irradiation the energy gap of the thin film decreased.

As for reflectivity, it has the same properties as absorption the electrical properties of the thin film studied by getting the relationship between current and voltage, which is an almost ohmic relationship for the film without irradiation. When the thin film was irradiated, the thin films were very affected, as we find that the breakdown voltage (large response) at voltages ranging between 410 – 988 V for all films, and the films irradiated with thermal neutrons get the most effect, and some of them showed low response.

The structural properties showed by the XRD results of the non-irradiated film growth of four crystalline directions, of which 101 were prevalent. This corresponds to the global ASTM examination card. When the irradiation increases (gamma or neutrons), the peaks disappear because of the transformation of the matter from polycrystalline to non-crystalline.

ÖZET

Bu araştırmada, saf kalay oksit (SnO2) ince filmleri vakum ortamında termal buharlaşma yöntemi kullanılarak hazırlandı. Bu yöntemi kullanmamızın nedeni, saf, impuritesiz ince filmler elde etmenin en iyi yollarından biri olmasıdır; saflık oranı %99'a ulaşmış ve kirlilik yüzdesi %1 olmuştur. Bu ince filmlerin bir kısmı ışınlama olmadan incelenirken, diğerleri kobalt-60 tarafından yayılan gama ışınları (3.14 ve 6.24 rad) ve 241Am-9Be kaynağından yayılan (termal ve hızlı) nötronlar ile ışınlandı 3.05×10^10,6.09×10^10 rad

Bu filmlerin optik özellikleri, ışınlama öncesi ve sonrasında ultraviyole cihazı kullanılarak (absorban, transmittans, absorbsiyon katsayısı ve enerji aralığı) incelendi. Sonuçlar, 7 gün boyunca ışınlanan ince filmin absorpsiyon kaymasının 14 günkünden daha az olduğunu ve davranışının ışınlanmamış ince filmle aynı. Olduğunu gösterdi. 190 ila 1100 nm aralığında dalga boyunda transmittans ölçümleri, tüm ışınlanmamış ve ışınlanmış filmler için gerçekleştirildi. Sonuçlar, dalga boyu 191 nm'den başlayarak neredeyse istikrarlı bir eğriyle artan transmittansı gösterdi. Bu davranış, transmittans eğrisinin saydam iletken oksit birleşimindeki davranışına benzer; burada transmittans, keskin kenar bölgesinde hızla artar, bu da ince filmlerin enerji boşluğunun doğrudan tip olduğunu doğrular.

Absorbansta saydam olanla ters davranış gösterir. Işınlı olmayan ince filmde absorban artar, 315 nm'de zirveye ulaşır ve ardından azalır. Gama ışını ile ışınlanan ince film, absorbanı azaltırken, nötronlarla ışınlanan ince filmde absorban artışı gözlemlendi. Enerji boşluğu, ışınlanmış ve ışınlanmamış ince filmler arasında hafif bir fark olarak ortaya çıkar; çünkü ışınlanmadan sonra ince filmin enerji boşluğu azalmıştır yansıma için ise absorbsiyonla aynı özelliklere sahiptir.

İnce filmin elektriksel özellikleri, akım ve voltaj arasındaki ilişki üzerinden incelendi; ışınlamayan filmler için neredeyse ohmik bir ilişki gösterir. İnce film ışınlandığında, filmler oldukça etkilendi ve tüm filmler için voltaj aralığında 410 - 988 V büyük bir yanıt olan bozulma voltajını bulduk. Termal nötronlarla ışınlanan filmler en fazla etkilenenlerdi ve bazıları düşük yanıt gösterdi.

Yapısal özellikler, X-ışını difraksiyon (XRD) sonuçları tarafından gösterilmiştir. Işınlamayan filmde dört kristalin yönlendirilmesi, bunların içinde (101)'in baskın olduğu görüldü. Bu, küresel ASTM inceleme kartıyla uyumludur. Işınlama arttıkça (gama veya nötronlar), pikler polikristalin yapıdan monokristalin yapıya dönüşüm nedeniyle kaybolmuştur.