بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش به سنتز و آنالیز ساختاری لایههای نازک سولفید روی و سولفید روی آلاییده با مس در سه دمای متفاوت زیر لایه در حین لایه نشانی پرداختیم. طیفهای پراش اشعه ایکس نشاندهنده بلوریتر شدن ساختار فیلم ها در دمای سنتز بالاتر است. در آنالیز EDS عدم حضور ناخالصی دیده میشود و تصویر SEM ساختار هموژن و کروی نانو ساختارها را تائید میکند.
مواد و روش تحقیق
در ابتدا لایههای نازک سولفید روی خالص با استفاده از دستگاه اسپری پایرولیزیز - ساخت بومی - بر روی زیر لایههای شیشهای تمیز لایه نشانی شدند. زیر لایهها با استون، HCl و آب مقطر هرکدام به مدت 15 دقیقه شستشو دادهشده و سپس توسط پمپ باد خشک شدند. در ابتدا محلول 0/1 مولار استاتروی - Zn - CO2CH3 - 2 - H2O - 2 - با خلوص 99/99% و محلول 0/2 مولار تیواوره - SC - NH2 - 2 - با خلوص 99/99% از شرکت Merck و آب مقطر تهیه شد و به مدت 30 دقیقه با همزن مغناطیسی باهم مخلوط شدند. دمای زیرلایه 300، 400 و 450 درجه سلسیوس و آهنگ اسپری 6 میلیلیتر بر دقیقه تنظیم شد. فاصله نازل تا زیر لایه 30 سانتیمتر لحاظ گردید. محلول نهایی به مدت 45 دقیقه بر روی زیر لایه اسپری شد. در مرحله بعد لایههای نازک سولفید روی آلاییده با مس سنتز شدند. برای این منظور بعد از پاکسازی زیر لایههای شیشهای به روش قبل، علاوه بر محلول 0/1 مولار استاتروی و 0/2 مولار تیواوره، محلول استاتمس - Cu - CO2CH3 - 2 - H2O - - به اندازه%2 وزنی استاتروی و آب مقطر تهیه شد و با همان روش قبل لایه نشانی شدند.
نتایج و بحث
الف - تأثیر دمای سنتز روی کیفیت تبلور ZnS - آنالیز . - XRD شکل - 1 - تغییرات الگوی پراش فیلمهای ZnS آلاییده با مس که در سه دمای مختلف زیرلایه 300 - ، 400 و 450 درجه سانتیگراد - لایه نشانی شدهاند را نشان میدهد.
شکل - 1 - پراش اشعه ایکس سولفید روی در سه دمای متفاوت زیرلایه دو قله متمایز در 2 =28/5 و 2 =48 بهصورت برجسته قابلمشاهدهاند. این دو قله XRD در نمونه سنتز شده با زیر لایه در دمای 450 درجه سانتیگراد از وضوحبالا تری برخوردارند و به ترتیب به بازتاب از صفحات - 111 - و - 022 - فاز مکعبی - زینک بلند - ZnS، در توافق با JCPPS شماره کارت 01-080-0020 مربوط هستند. در دو دمای زیر لایه پایینتر از 450 درجه سانتیگراد ساختار فیلمهای سنتز شده، مطابق با تصاویر - الف - و - ب - بیشتر آمورف هستند و در این دماست که بهبود در ساختار بلوری با تیزتر شدن قلهها آشکار میگردد. تیزی قلهها حکایت از سایزنسبتاً بزرگ نانو ذرات دارد. میتوان نتیجه گرفت که فیلمهای تازه سنتز شده و بدون هرگونه فرآیند حرارتی بعدی، دارای یک جهت ترجیحی قوی در امتداد صفحه - 111 - است. میانگین سایز بلورکها از فرمول دبای-شرر به شرح ذیل تعیین شد
شکل - 3 - تصویر SEM سولفید روی با دمای زیرلایه 450 درجه سانتیگراد
نتیجه مطالعات وسیعی روی بررسی اثرات پارامترهای اسپری روی کیفیت فیلم تاکنون گزارش شده است تا اهمیت بهینهسازی فرایند را نشان دهد. دمای سطح زیر لایه یکی از مهمترین پارامترها است چراکه روی سختی فیلم، ترک برداشتن آن، تبلور و عوامل دیگر اثر میگذارد. از مهمترین فراین دهایی که بهطور همزمان یا تدریجی در اینجا اتفاق میافتد تولید آئروسل، ترابرد، تبخیر حلال، برخورد قطرات و پهنشدگیشان و همچنین تجزیه پیش ماده است. دمای لایه نشانی در همه موارد فوق بهجز برای مورد تولید آئروسل دخالت میکند؛ بنابراین دمای زیر لایه، اصلیترین پارامتر برای تعیین مورفولوژی و خواص فیلم است. با افزایش دما ممکن است مورفولوژی فیلم از یک میکرو ساختار ترک خورده به متخلخل تغییر یابد. تغییر دمای زیرلایه میتواند در خواص اپتیکی و الکتریکی فیلم ZnS اثر بگذارد. بهمنظور برسی آلایش فیلم ZnS با فلز مس و تأثیر آن روی خواص ساختاری فیلمهای سنتز شده طیف XRD نمونه آلاییده در شکل - 4 - نشان داده شده است.
