whatsapp call admin

دانلود مقاله ساخت آشکارساز نوریذراتبااستفاده از نانو دی اکسید تیتانیوم

word قابل ویرایش
5 صفحه
9700 تومان
97,000 ریال – خرید و دانلود

مقدمه

در دهههای اخیر نانو ساختارها به خاطر خصوصیتهای منحصر به فرد، از جمله ساختار ویژهای که دارند در زمینههای اپتیک، الکترونیک، مغناطیس و شیمی توجه زیادی را به خود جلب کردهاند. در میان نانو ساختارها از جمله، نانو لولهها، نانو سیمها، نانو ذرات و نانو کرهها، نانو ذرات به این علت که خواصشان تابع اندازه آنها است بیشتر مورد توجهبینقرار گرفتهاند.[۱] در این نانو ذرات TiO2 به دلیل استفادههای فراوانی که دردارندفناوری

ـ کاربردهای فوتوکاتالیستی، سلولهای خورشیدی فوتوشیمیایی و ادوات اپتوالکترونیکی و کاربردهای دیگر ـ مورد توجه و کاوش زیادی قرار گرفتهاند.[۲] خواص نانو ذرات TiO2 تابعی از ساختار

بلوری، اندازه ذرات و مورفولوژی آن است و بنابراین به شدت به روش ساخت وابسته است. TiO2 در سه شکل بلوری آناتاز، روتایل و بروکایت وجود دارد.[۳]

بسیاری از کاربردهای نانو ذرات TiO2 به خواص اپتیکی آن وابسته است، هرچند استفاده مؤثر از این ماده به دلیل گاف بزرگ انرژی آن محدود شده است. گاف انرژی حالت تودهای TiO2 در ناحیه UV قرار دارد[۴] و با کاهش اندازه ماده، این گاف بزرگتر میشود.[۵] بنابراین برای افزایش کارایی نانو ذرات TiO2 باید ناحیه پاسخ آن را از فرابنفش به مرئی انتقال داد. از جمله روش-هایی که میتوان توسط آن این انتقال را انجام داد، افزودن ناخالصی به TiO2 و یا ساخت آن با ترکیبات آلی و غیر آلی

۱۶

است.[۴] مشخص شده است زمانی که اتمهای کربن گرافن در کنار نانو ذرات TiO2 قرار میگیرند، مانند ناخالصی عمل کرده و موجب کاهش گاف انرژی آن میشوند[۶] و با کاهش نرخ بازترکیب الکترون و حفره خاصیت فوتوکاتالیستی آن را بهبود می-بخشند.[۷] از طرفی اضافه کردن نیم رسانای سولفید کادمیم موجب افزایش جذب در ناحیه مرئی و همچنین افزایش فوتو جریان TiO2 میشود.[۸]

در این تحقیق پاسخ اپتیکی نانو ذرات TiO2، به علاوه تأثیر قرارگیری اکسید گرافن و نقاط کوانتومی سولفید کادمیم در کنار نانو ذرات TiO2 مورد بررسی قرار گرفته است.

روشهای آزمایش

برای انجام این تحقیق سه نمونه ساخته شد. در هر سه نمونه الکترودهای فلزی از جنس کروم وجود دارد. این الکترودها از فوتولیتوگرافی کروم که با روش لایه نشانی بخار فیزیکی (PVD) گرمایی بر روی شیشه پاکسازی شده به روش RCA قرار گرفته است، به دست آمده اند. نمونه اول از قرارگیری نانو ذرات اکسید تیتانیوم بر روی الکترودها به روش لایه نشانی بخار شیمیایی (CVD) تهیه شد. در روش CVD مواد اولیه TiCl4 و O2 در دمای ۲۶۵ °C با هم ترکیب شده و پسنانوذراتازانجام واکنش

TiO2 بر روی الکترودها لایه نشانی میشوند.

در نمونه دوم پودر اکسید گرافیت با روش بهبود یافته هامرز تولید شد. در ابتدا ۲ گرم پودر گرافیت به ۴۶ میلیلیتر H2SO4 اضافه شد و بعد از آن یک گرم NaNO3 به مخلوط اضافه گردید و به مدت ۱۰ دقیقه در حمام یخ هم زده شد، گرمسپس ۶ KMnO4 به تدریج به مخلوط اضافه شده و از آنجایی که این واکنش گرمازا است به کمک حمام یخ دماداشتهزیر ۲۰ °C نگه

شد. در ادامه دمای محلول به دست آمده به مدتبه ۳۰ دقیقه کمک حمام یخ و گرمکن الکتریکی در طول فرآیند اکسید شدن در دمای ثابت ۳۵ °C نگهداری شد. سپس ۲۲ ml آب دو بار یونیزه((DI به آرامی اضافه و دمای محلولو تا ۹۸ °C بالا رفت محلول ۱۵ دقیقه در این دما قرار گرفت. واکنش با اضافه کردن ۲۸۰ میلیلیتر آب DI و ۲۰ میلیلیتر H2O2 ادامه یافت. مخلوط به

دست آمده از صافی عبور داده شد و با محلول HCl و آب DI با نسبت ۱ به ۱۰ سه مرتبه شسته شد تا ناخالصیهای نمکی آن زدوده شود. ماده قهوهای رنگ به دست آمده در دمای ۶۰ °Cبه مدت ۲۴ ساعت خشک گردید. در نهایت پودر اکسید گرافیت خاکستری رنگی به دست آمد.

برای به دست آوردن صفحات اکسید گرافن ، این پودر در آب DI به کمک همزن مغناطیسیکاملاً حل گردید و بعد به کمک حمام فراصوت صفحات اکسید گرافیت از یکدیگر جدا شدند. بعد از حدود ۳ ساعت قرارگیری در حمام فراصوت، محلول برای یک روز در مکانی بی حرکت قرارداده شد تا صفحات اکسید گرافن بر روی آن قرار گیرند. سپس این صفحات به روی الکترودهای ساخته شده انتقال داده شد؛ نانو ذرات TiO2 به روش لایه نشانی بخار شیمیایی بر روی آن لایه نشانی شده و سپس نمونه به مدت ۹ ساعت تحت تابش UV قرار گرفت تا اکسید گرافن به اکسید گرافن تبدیلاحیاشده۱ شود.

در نمونه سوم نقاط کوانتومی سولفید کادمیم((CdS به روش لایه نشانی حمام شیمیایی (CBD) بر روی نانو ذرات TiO2که

در نمونه اول تهیه شده بود قرار داده شد. به این ترتیب که ابتدا ۳/۳۸ گرم Cd(NO3)2. 4H2O با ۲۵ میلیلیتر اتانول مخلوط شد و به مدت ده دقیقه درون حمام فراصوت قرار گرفت تا مخلوط یکنواختی از Cd(NO3)2 به دست آید. سپسگرم ۳/۰۲ Na2S.9H2O با ۱۲/۵ میلیلیتر متانول و ۱۲/۵ میلیلیتر آب دو بار یونیزه مخلوط شد و این مخلوط به منظور یکنواخت شدن ده دقیقه درون حمام فراصوت قرار گرفت و پس از آن Na2Sبه صورت مخلوط یکنواخت در آمد. پس از تهیه مخلوطموردهای

نظر نمونه به مدت پنج دقیقه درون Cd(NO3)2 قرار گرفت. پس از شستشو با اتانول و خشک کردن،دروننمونه به مدت ۵ دقیقه Na2S قرار داده شد. سپس با آب شسته و خشک شد. این فرآیند سه مرتبه تکرار شد تا نقاط کوانتومی CdS روی نمونه قرار گیرند.

۱ Reduced Graphene Oxide (RGO)

۲۶

هر سه نمونه تحت تابش لیزر باموجتوان ۸۰ mw و طول در جدول۱ حساسیت((S، پاسخدهی (Rλ)، بازده کوانتومی
۶۴۱ نانومتر قرار گرفت و نمودارهای جریان ـ ولتاژ و جریان ـ (Q.E.) و بهره خارجی((G این سه آشکارساز آورده شده است.
زمان سه نمونه فوق تحت تابش به دست آمد. همانطور که ملاحظه میشود حساسیت نمونه ساخته شده از TiO2
از سایر نمونهها بیشتر است. علت پاسخ دادن TiO2 به نور مرئی
بررسی نتایج با وجود اینکه گاف انرژی آن در ناحیه فرابنفش قرار دارد، انتقال
غیر مستقیم الکترونها (که در آن تکانه الکترون پایسته نمیماند) به
در شکل ۱ نمودار جریان ـ ولتاژ سه نمونه نشان داده شده است.
تراز رسانش است. با ازدیاد تخلخل و افزایش تعداد اتمهای

سطحی میزان جذب در نانوذرات افزایش می یابد.[۱۱]

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 9700 تومان در 5 صفحه
97,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد