سنتز و بررسی ویژگی ساختاری نانوسیم‌های سیلیکونی حاصل از نانوذرات در مکانیزم بخار-مایع-جامد (VLS)

نویسندگان

1 گروه علوم پایه، دانشکده فنی و حرفه ای امام محمد باقر)ع(، دانشگاه فنی و حرفه ای استان مازندران، ایران

2 گروه فیزیک حالت جامد، دانشکده علوم پایه، دانشگاه مازندران، بابلسر، مازندران، ایران

چکیده

در میان انواع مواد نانوساختار، نانوذرات و نانو سیم­های سیلیکونی به­عنوان گزینه­های متداول و مطلوب برای ساخت قطعات الکترونیکی تجاری آتی مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته‌اند. حوزه‌ی کاربردی این نانوساختارها از نانو مدارها تا زیست حسگرهای تشخیصی را پوشش می­دهد. در پژوهش حاضر نانوذرات و نانوسیم‌های سیلیکونی با استفاده از کاتالیست طلا به روش‌های لایه نشانی بخار شیمیایی و تکنیک بخار-مایع-جامد (VLS) در زمان‌های مختلف سنتز شدند. مشخصه‌های نانوساختاری نمونه‌های سنتز شده با استفاده از روش‌های تجربی میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و پراش پرتو ایکس(XRD) مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج بدست آمده از تصاویر SEM نانو ذرات را با مورفولوژی کروی با قطری در محدوده ی 60 تا 180 نانومتر و نانوسیم­ها را با ریخت­شناسی سوزنی شکل نشان داد. آنالیز XRD حضور قله‌ی سیلیکونی با فاز بلوری را در نمونه‌ی سنتز شده تأیید کرد. نتایج حاصل TEM و رامان به ترتیب ساختار درونی نمونه‌ها را در مقیاس های 10 و 20 نانومتر بصورت هسته-پوسته با ساختاری بلوری نشان می‌دهد. این نانوساختارها در حسگرهای مبتنی بر نانوسیم های سیلیکونی کاربرد فراوان دارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis and structural properties of silicon nanoparticles derived from nanoparticles in a vapor-liquid-solid (VLS) mechanism

نویسندگان [English]

  • Amir Hayati 1
  • Habib Hamidinezhad 2
1
2
[1] J. Huang, Y. Zhu, H. Zhong, X. Yang, C. Li,
“Dispersed CuO nanoparticles on a silicon
nanowire for improved performance of
nonenzymatic H2O2 detection,” ACS applied
materials & interfaces, 6(10), 7055-7062, 2014.
[2] P. Namdari, H. Daraee, A. Eatemadi, “Recent
advances in silicon nanowire biosensors: synthesis
methods, properties, and applications,” Nanoscale
research letters, 11(1), 406, 2016.
[3] S.T. Boles, A. Sedlmayr, O. Kraft, R. Mönig,
“In situ cycling and mechanical testing of silicon
nanowire anodes for lithium-ion battery
applications,” Applied Physics Letters, 100(24),
243901, 2012.
[4] T. Wang, L. Lou, C. Lee, “A junctionless gateall-
around silicon nanowire FET of high linearity
and its potential applications,” IEEE electron
device letters, 34(4), 478-480, 2013.
[5] X. Fang, C.Y. Zhao, H. Bao, “Radiative
behaviors of crystalline silicon nanowire and
nanohole arrays for photovoltaic applications,
” Journal of Quantitative Spectroscopy and
Radiative Transfer, 133, 579-588, 2014.
[6] J.L.Zang, Y.P. Zhao, “Silicon nanowire
reinforced by single-walled carbon nanotube and
its applications to anti-pulverization electrode in
lithium ion battery,” Composites Part B:
Engineering, 43(1), 76-82, 2012.
[7] S. Misra, L. Yu, W. Chen, M. Foldyna, P.R. i
Cabarrocas, “A review on plasma-assisted VLS
synthesis of silicon nanowires and radial junction
solar cells,” Journal of Physics D: Applied
Physics, 47(39), 393001, 2014.
[8] H. Hamidinezhad, Y. Wahab, Z. Othaman,
“Ultra-sharp pointed tip Si nanowires produced by
very high frequency plasma enhanced chemical
vapor deposition via VLS mechanism,” Journal of
materials science, 46(15), 5085-5089, 2011.
[9] M. Iatalese, M. L. Coluccio, V. Onesto, F.
Amato, E. Di Fabrizio, “Relating the rate of growth
of metal nanoparticlesto cluster size distribution in
59 پاییز ۱۳۹۹ | شماره ۳|سال هفتم
electrolessdeposition,”Nanoscle advances, 1, 228-240, 2019.
[10] U.Cataldi, R. Caputo, Y.Kurylyak, G. Klein, M.Chekini, C.Umeton, Th. Burgi, “Growing gold nanoparticles on a flexible substrateto enable simple mechanical control of theirplasmonic coupling” Journal of Materials Chemistry C, 2, 7927-7933, 2014.
[11] J. Figueroa-Lara, M. Torres-Rodríguez, M. Gutiérrez-Arzaluz, M. Romero-Romo, “Effect of Zirconia Nanoparticles in Epoxy-SilicaHybrid Adhesives to Join Aluminum Substrates,” Materials, 10, 1135, 2017.
[12] K.Sreenivasa Rao, Kh. El-Hami, T.Kodaki, K.Matsushige,K. Makino, “A novel method for synthesis of silica nanoparticles,” Journal of Colloid and Interface Science, 289, 125–131, 2005.
[13] M. Kim, S. Osone, T. Kim, H. Higashi, T. Seto, “Synthesis of nanoparticle by laser ablation: A review,” Kona powder and particle journal, 34, 80-90, 2017.
[14] X. Zhang, X. Miao, Zh. Zhao, R. Liu, M. Li, “Substrate with Si nanoparticles prepared by low pressure chemicalvapor deposition for application in Si solar cells,” Advanced Materials Research, 805-806, 36-39, 2013.