فهرست

تأثیر شرایط رشد بر آرایه نانومیله¬های همراستای ZnO

نشریه: زمستان ۱۳۹۷ - مقاله 7   صفحات :  355 تا 368



کد مقاله:
nm-554

مولفین:
علی رحمتی: دانشکده علوم پایه - دانشگاه ولی¬عصر (عج)، رفسنجان
ندا شاهی: دانشگاه ولی عصر - گروه فیزیک
پروانه پروانه ایرانمنش: دانشکده علوم پایه - دانشگاه ولی عصر


چکیده مقاله:

در کار حاضر، نانوساختارهای یک بعدی همراستا یا نانومیله‌های ZnO به روش نهشت حمام شیمیایی در دماهای کمتر از oC120 به کمک لایه¬جوانه¬زنی در شرایط مختلف مانند دما و غلظت حمام، ضخامت لایه جوانه‌زنی و بازپخت آن رشد کرده¬اند. ویژگی‌های ساختاری، ریختی و شیمیایی، و اپتیکی آرایه نانومیله‌های ZnO به ترتیب به وسیله پراش سنجی پرتوX ، میکروسکوپ الکترونی روبشی- گسیل میدانی بهمراه طیف¬سنجی پرتو X با پاشندگی انرژی FE-SEM/EDX و طیف سنجی جذبی UV-Vis-near IR بررسی می¬شوند. عملیات حرارتی پس از سنتز نانومیله¬ها افزایش در کیفیت بلوری نانومیله¬های رشد یافته با جهت¬گیری ترجیحی عمودی C به دنبال دارد. ارتفاع، قطر میانگین و چگالی نانومیله‌های به شدت همراستا بر لایه جوانه‌زنی ZnO به ترتیب در حدود nm190، nm52-31 وrods/µm2413-290 می‌باشند. بازپخت نانومیله¬ها در دمای oC400 باعث کاهش انرژی گاف نواری از مقدار eV29/3 برای نانومیله¬ها بدو-رشد به مقدار eV19/3 می¬شود. افزایش دمای حمام شیمیایی تا oC110 باعث جهت¬گیری رندوم نانومیله¬ها و کاهش انرژی گاف نواری می¬شود. بازپخت لایه جوانه¬زنی در بازه دمایی oC600-200 باعث کاهش در ارتفاع نانومیله¬ها، افزایش در قطر متوسط و کاهش در تراکم و همینطور کاهش در انرژی گاف نواری می¬شود. کاهش در ضخامت لایه جوانه¬زنی باعث کاهش در قطر نانومیله¬ها و افزایش تراکم آن¬ها می¬شود.


Article's English abstract:

One- dimensional well-aligned ZnO nanostructures nanorods array have been synthesized by low temperature method less than 120oC using seed layer. The effect of bath concentration and temperature, seed layer annealing and thickness was studied on nanorods density, diameter, height and their optical absorption. Post annealing of the synthesized nanorods causes to increase in crystalline qualityand perfected growth in c normal direction. The structure, morphology, chemical and optical, properties of ZnO NRs array were studied by X-ray diffractometery XRD, field emission-scanning electron microscope/energy dispersive X-ray spectroscopy FE-SEM/EDX and UV-Vis-near IR optical absorption spectroscopy,respectively. The height, mean diameter and density of trongly well-aliged ZnO NRs array are 190nm, 31-52nm and 290-413 rods/µm2 on ZnO seed layer, respectively. The annealing of ZnO NRs results in bandgap energy reduction to 3.19 eV in comparision to 3.29 eV for as-grown ZnO NRs. The increase in chemical bath temperature 110oC cause to random orientation in ZnO NRs and bandgap energy shrinkage. The annealing of seed layer in 200- 600oC decreases the densityas well decreases bandgap energy. The seedlayer thickness lowering decreases the ZnO NRs diameter and increases their density.


کلید واژگان:
نانوساختار یک بعدیZnO، تجزیه گرمایی، بازپخت، لایه جوانه¬زنی ZnO، کندوپاش مگنترونی، آرایه نانومیله¬های همراستا

English Keywords:
thermal decomposition, annealing, magnetron sputtering, well-aligned ZnO nanorods array.

منابع:
No

English References:
[1] K. Xu, J. Wu, C. F. Tan, G. W. Ho, A. Wei, M. Hong, “Ag-CuO-ZnO metal-semiconductor multiconcentric nanotubes for achieving superior and perdurable photodegradation”, Nanoscale, 9 (32), 11574-11583, 2017. [2] X. Liu, J. Cao, B. Feng, L. Yang, M. Wei, H. Zhai, H. Liu, Y. Sui, J. Yang, Y. Liu, “ Facile fabrication and photocatalytic properties of ZnO nanorods/ZnSe nanosheets heterostructure.”, Superlattices and Microstructures, 83, 447-458, 2015. [3] A. Rahmati and M. Yousefi, “Well Oriented ZnO Nanorods Array: Negative Resistance and Optical Switching.” Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, 643(13), 870-876, 2017.? [4] A. Rahmati and S. Zakeri-Afshar, “Heteroepitaxial ZnO/CuO thin film and nanorods array: photoconductivity and field emission effect.” J. Mater. Sci: Mater. In Electronics, 28(17), 13032-13040, 2017.? [5] A. Rahmati, B. Rahmani, A. Farokhipour, “Hetero Plasmonic 2D and 3D ZnO/Ag Nanostructures: Electrical and Photocatalytic Applications.” J. Mater. Sci. Mater. In Electronics, 2018. [6] C. Kittel, “Quantum theory of solids.”, Wiley, 1987. [7] L. Wang, G. Tian, Y. Chen, Y. Xiao and H. Fu, “In situ formation of ZnO\ZnSe nanonail array as photoelectrode for enhanced photoelectrochemical water oxidation performance”, Nanoscale, 8(17), 9366-9375, 2016.



فایل مقاله
تعداد بازدید: 619
تعداد دریافت فایل مقاله : 27