دانلود مقاله ساخت بدون کاتالیستی نانوسیمهای اکسید ایندیوم با استفاده از کوره تبخیر حرارتی

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

مقدمه

تکامل پیوسته علوم و فناوری نانو در سالهای اخیـر منجـر بــه تولیــد ســاختارهای شــبه یــک بعــدی در گســترهای از مورفولوژیهای متنوع و مختلف مثل نانوسیمها، نانوسـیم هـای بـه شــکل پوســته مرکــزی، ســاختارهای نانولولــهای، نانوتســمههــا، ساختارهای شاخه شاخه، نانومیلهها و نانوحلقههـا شـده اسـت. در بین موادی که نانوساختارهای مختلف آنها تولید شـده اکسـیدهای فلزی به طور ویژه بیشـتر مـورد توجـه بـودهانـد. نانوسـاختارهای اکسیدی بخاطر ویژگیهای بنیادی و کاربرد وسیعی که در سـاخت

قطعات الکترونیکی دارند، مورد توجه بسیار زیادی قرار گرفتهانـد.

از میان آنها In2O3، با داشتن شکاف نـوری حـدود ۳/۶eV، دارای کاربردهای مهمـی در زمینـههـایی از قبیـل گـرمکننـده پنجـرههـا، سـلولهـای خورشـیدی، سنسـورهای گـازی، [۱] اسـت. اخیـراً، نانوساختارهای In2O3 بخاطر خواص نوین و کاربردهـای مناسـبی که در زمینه حسگری گازها ۳]و[۲ و نانوترانزیسـتورها [۴] دارنـد، توجه چشمگیری را به خود اختصاص دادهاند. علاقهمندی زیـادی در سنتز و پژوهش در زمینه نانوساختار In2O3 بـه تـازگی بوجـود آمــده اســت. نانوســاختارهای مختلــف In2O3 بوســیله روشــهای مختلفی بدست آمدهاند، تعـدادی از آنهـا عبارتنـد از روش CVD

۱۰۱

۶]و[۵، لیزر- پالسی [۷]، تبخیر حرارتی ایندیوم و لایهنشانی آن بر روی زیرلایه [۸] و روش تبخیر پودر اکسید. [۹ ]

در سالهای گذشته، تعداد تکنیـک هـای رشـد بـه طـور قابـل توجهی افزایش یافتهاند. ما میتوانیم این مکانیسمهای متفاوت را به چند رده مختلف طبقهبندی کنیم. اول روش های همراه با کاتالیست و دوم بدون کاتالیست و سـپس مـیتـوان تفـاوتی بـین رشـد فـاز محلول و بخار قائل شد. تا زمانی که اکسیدهای فلزی مورد توجـه هستند بهترین روش، فاز بخار اسـت. امـا تکنیـک هـای رشـد فـاز محلول، یک فرآیند سنتزی منعطف با قیمتهای پـایینتـر را مهیـا میکنند. مکانیسمهای رشد متفاوتی بر اساس حضور یک کاتالیست مثل VLS (جامد- مایع – بخار)، SLS (جامد- مایع – محلول) و

بدون کاتالیست، فرآیند VS (جامد- بخار) وجود دارند.

در این مقاله ساخت نانوسیمهای اکسید ایندیوم با استفاده از روش تبخیر حرارتی و بدون استفاده از کاتالیست در یک کوره لوله افقی با موفقیت انجام پذیرفت. مکانیسم رشد این نانوسیمها از طریق آنالیزهای صورت گرفته مورد بحث قرار گرفت که دریافته شد، مکانیسم VS موجب رشد لبهای نانوسیمها شده است. برای حل مشکلِ بالا بودن دمای تبخیر اکسید ایندیوم و همچنین نیاز به کورههای با دمای بسیار بالا، این نانوسیمها در محیطی با خلأ نسبتاً پایین ساخته شدند.

استفاده از پمپ روتـاری تـا حـدود مجـاز، فشـار ۱۰-۳mbarخـلأ میشود. وقتی فشار به این حد رسید، دمای کوره تا حدود ۹۰۰oC

بالا برده میشود. گاز آرگون بعنوان گاز حامـل در لولـه آلومینـا بـا مقدار شارش ۲۵sccm وارد محفظه شد. مـدت زمـان لایـهنشـانی حـدود ۲ سـاعت بـود. در نهایـت لایـهای سـفید رنـگ بـر روی زیرلایهها نشسته بود. ویژگی ساختاری و بلوری نمونهها با استفاده از سیستم آنالیزور XRD توسـط دسـتگاه XRD سـاخت شـرکت زیمــنس مــدل λ=۰/۱۵۴۱۹nm) D-500،(CuK و خصوصــیات ســطحی توســط آنــالیزور FESEM توســط دســتگاه FESEM

(FEG200) ساخت Hitachi مورد تحلیـل قـرار گرفـت. تصـویر

شماتیکی این فرآیند لایهنشانی در شکل ۱ آمده است.

کار آزمایشگاهی:

در این آزمایش ماده مـورد اسـتفاده پـودر اکسـید اینـدیوم است. در این آزمایش از زیرلایههایی استفاده شد که هیچ کاتالیستی بر روی آنها نشانده نشده بود. تعدادی زیرلایه سیلیکون نوع P کـه به مدت ۲۰ دقیقه در دستگاه سونش در محلول الکل اتـانول قـرار گرفتــه، حــدود ۲۰ دقیقــه در محلـول آب دوبــار تقطیـر گذاشــته میشوند. در ادامه زیرلایهها در محلهـای ۲۰mm الـی ۶۰mm بـا فواصل ۸ میلیمتری نسبت به بوته آلومینا که ماده اصـلی رونشـانی در آن قرار دارد، گذاشته میشوند. مقدار پودر مورد استفاده حـدود ۰/۰۲۵gr در بوته آلومینا در مرکز لوله قرار مـیگیـرد. فرآینـد کـار لایهنشانی بدین صورت است که ابتدا محفظه داخلی لوله آلومینا با

شکل.۱ کوره تبخیر حرارتی. لایهنشانی اکسید ایندیوم در حضور گاز آرگون.

آنالیز ساختاری و سطحی:

در شکل ۲ تصویر FESEM نمونهها دیده میشود. در این شکل همچنانکه دیده میشود نانوسیمهایی با قطر ۷۵nm الی nm

۱۵۰ و طـولی بــیش از چنـد میکــرون وجـود دارنــد. معمــولاً در روشهای این چنینی مکانیسم رشد بنـام VS نامیـده مـیشـود. در روش با حضور کاتالیست واضح و روشـن مـیباشـد کـه نـانوذره کاتالیستی در سر نانوساختار سوزنی بوضوح قابل رویت است. امـا در این نانوسیمها چنین چیزی وجود ندارد. نانوسیمها بعلت عـدم وجود کاتالیست در جهتی غیر کنترلی رشد کردهاند. دیده میشـود

۱۰۲

که ساختارها سوزنی شدیداً از هر نقطهای شروع به رشد کردند که این علت باعث میگردد که چنین ساختار درهم فرورفته و در هـم تنیدهای حاصل شود. در این روش محلهای هستهسازی بـه علـت استفاده از مکانیسم VS توسط خـود ذرات بخـار اکسـید اینـدیوم ایجاد شدند. در این شیوه نیاز به کاتالیست خـارجی نیسـت. خـود اتمهای اکسـید اینـدیوم بـه شـکل کـاملاً جـالبی ایـن محـلهـای هستهسازی را تأمین کرده و باعث تشکیل این ساختارها میشـوند.
در شکل ۲-b بعنوان نوعی، مقیاس بـرای قطـر نانوسـیم داده شـده حدود ۱۴۰nm میباشد. شکل درهمتنیـده و کـلافگونـه در ایـن روش کاملاً طبیعی به نظر میرسد.

شکل ۳ تصویر آنالیز XRD صورت گرفته را نشان میدهد.

نکته جالب توجه اینجاست که، تشکیل نانوساختارهای شدیداً بلوری در جهتی اتفاق افتاده که عمدتاً تشکیل ساختارهای اکسید ایندیوم در این راستا ضعیف میباشد. میتوان عدم وجود کاتالیست را باعث ایجاد ساختارها در راستایی غیر کنترلی مرتبط دانست.

نانوساختارهای ایجاد شده در این آزمایش در امتدادی بلوری شدهاند که کاملاً دلخواه و تصادفی است. با توجه به مرجع [۸]
ثابت سلولی این نانوساختارهای ایجاد شده a=1/012nm مطابق

(JCPDS No.0416-6) میباشد.

شکل -۲ تصویر FESEM از نمونههای اکسید ایندیوم. مقیاس

برای تصویر ۵ a میکرون و برای تصویر b، ۷۵۰ nm میباشد.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 9700 تومان در 4 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