ناقشت كلية العلوم والتكنولوجيا في جامعة القدس رسالة جنا محمد مطيري في ماجستير الفيزياء، الموسومة بعنوان:”دراسة شاملة للبنية النطاقية لهياكل أكسيد الزنك النانوية (ZnO) وأكسيد الزنك المطعّم بالألومنيوم (AZO) باستخدام تقنية مجهر القوة بالمسبار كلفن” (KPFM).
وتكونت لجنة المناقشة من: الدكتور حسين السمامرة مشرفًا ورئيسًا، والأستاذ الدكتور إسحق موسى مشرفًا ثانيًا، والأستاذ الدكتور موسى أبو طير ممتحنًا داخليًا، والأستاذ الدكتور جمال غبون ممتحنًا خارجيًا.
وتناولت هذه الدراسة البحث في الخصائص الإلكترونية لجسيمات أكسيد الزنك النانوية وجسيمات أكسيد الزنك المطعمة بالألومنيوم باستخدام تقنية مجهر القوة بالمسبار كلفن.
وأظهرت النتائج وجود علاقة واضحة بين حجم الجسيمات ودالة الشغل لكل منها، حيث انخفضت دالة الشغل تدريجيًا مع زيادة حجم الجسيمات، كما أدى التطعيم بالألومنيوم إلى زيادة هذا الاعتماد، إذ كان معدل تغير دالة الشغل مع الحجم أعلى بنحو 2.09 مرة مقارنةً بـأكسيد لزنك النقي، مما يشير إلى أن دالة الشغل في أكسيد الزنك المطعم بالألمنيوم تتأثر بدرجة أكبر بالتغيرات في حجم الجسيمات.
كما بينت النتائج أن حجم الجسيمات يؤثر في دالة الشغل وفي حافتي نطاق التكافؤ والتوصيل لكل من أكسيد الزنك و أكسيد الزنك المطعم بالألمنيوم، حيث تنخفض دالة الشغل وتتحرك حافتا النطاق نحو قيم أقل سلبية مع زيادة حجم الجسيمات.
وعند مقارنة أكسيد الزنك و أكسيد الزنك المطعم بالألمنيوم ، وجد أن تأثير التطعيم بالألومنيوم على دالة الشغل يختلف باختلاف حجم الجسيمات؛ إذ أظهر أكسيد الزنك المطعم بالألمنيوم دالة شغل أعلى عند الأحجام الصغيرة، إلا أن هذه القيمة أصبحت أقل قليلًا من قيمة أكسيد الزنك عند أحجام أكبر من حوالي 21.5 nm، بالإضافة إلى ذلك، فإن مقارنة القيم المتوسطة قد تخفي السلوك الفعلي للنظام، مما يؤكد أن تأثيرات التطعيم بالألومنيوم لا يمكن تقييمها بشكل منفصل عن أبعاد الجسيمات.
وأظهرت الدراسة باستخدام معادلة بروس أن الحصر الكمومي يزيد من فجوة الطاقة في الجسيمات الأصغر، لكنه يتناقص أو يصبح غير ملحوظ عند أحجام تتجاوز تقريبًا 10–15 nm، مما يشير إلى أن تأثيرات التطعيم بالألومنيوم والعيوب تسهم في ارتفاع فجوة الطاقة في أكسيد الزنك المطعم بالألمنيوم.
