تأثیر شرایط رشد بر آرایه نانومیله‌های همراستای ZnO

نویسندگان

1 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه ولیعصر )عج(، رفسنجان، استان کرمان

2 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه ولیعصر (عج)، رفسنجان، استان کرمان

چکیده

در کار حاضر، نانوساختارهای یک بعدی همراستا یا نانومیله‌های ZnO به روش نهشت حمام شیمیایی در دماهای کمتر از oC120 به کمک لایه‌جوانه‌زنی در شرایط مختلف مانند دما و غلظت حمام، ضخامت لایه جوانه‌زنی و بازپخت آن رشد کرده‌اند. ویژگی‌های ساختاری، ریختی و شیمیایی، و اپتیکی آرایه نانومیله‌های ZnO به ترتیب به وسیله پراش سنجی پرتوX ، میکروسکوپ الکترونی روبشی- گسیل میدانی بهمراه طیف‌سنجی پرتو X با پاشندگی انرژی FE-SEM/EDX و طیف سنجی جذبی UV-Vis-near IR بررسی می‌شوند. عملیات حرارتی پس از سنتز نانومیله‌ها افزایش در کیفیت بلوری نانومیله‌های رشد یافته با جهت‌گیری 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 نانومیله‌ها در دمای oC400 باعث کاهش انرژی گاف نواری از مقدار eV29/3 برای نانومیله‌ها بدو-رشد به مقدار eV19/3 می‌شود. افزایش دمای حمام شیمیایی تا oC110 باعث جهت‌گیری رندوم نانومیله‌ها و کاهش انرژی گاف نواری می‌شود. بازپخت لایه جوانه‌زنی در بازه دمایی oC600-200 باعث کاهش در ارتفاع نانومیله‌ها، افزایش در قطر متوسط و کاهش در تراکم و همینطور کاهش در انرژی گاف نواری می‌شود. کاهش در ضخامت لایه جوانه‌زنی باعث کاهش در قطر نانومیله‌ها و افزایش تراکم آن‌ها می‌شود.

کلیدواژه‌ها


[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, 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, 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, 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 ZnOZnSe nanonail array as
photoelectrode for enhanced photoelectrochemical water oxidation performance”, Nanoscale, 8, 9366-
9375, 2016.