بخشی از مقاله
چکیده -
این مقاله به بررسی ویژگیهای نوری نانوبلورهای Cd1-xZnxTe تولید شده به روش آبی میپردازد. الگوی پراش اشعه ایکس ساختار را مکعبی و مطالعه ژویگیهای نوری خطی با طیف جذبی - UV-vis - و فتولومینسانس - PL - ، انتقال قله نورتابی نسبت به لبه جذب را به سمت طول موجهای قرمز نشان میدهد. ضرایب غیرخطی نانوبلورها به کمک روش روبش- Z توسط لیزر پیوسته هلیوم نئون - - λ=632.8nm بررسی شده است. این مواد دارای خواص غیرخطی قوی هستند. مقدار ضریب شکست غیر خطی مرتبه دوم از مرتبهَ-ًٌ با علامت منفی به دست آمده و پدیده خودواگرای اتفاق میافتد. مقدار ضریب جذب غیرخطی مرتبه دوم از مرتبه َ-ًٌ با علامت منفی بوده که نشان دهنده پدیده جذب دو فوتونی در نانوبلورها ی Cd1-xZnxTe است.
کلید واژه- نانوبلورهای Cd1-xZnxTe ، طیف جذبی ، فتولومینسانس، ضرایب غیرخطی و روش روبش-. z کد - PACS - ًًٌُ؟ًٌُ - ، - ًًَِ؟ًَِ -
مقدمه
نانوبلورهای نیمرسانای گروه II-VI است؛ همچنین مطالعات تولید نانوآلیاژهای سه گانه زمینه نوینی در ساخت کمی روی تولید آنها با روش های شیمیایی صورت گرفته و آنچه که اخیراً از روشهای تولید این نانوبلورها گزارش شده، معمولاً در حلالهای آلی با دمای جوش بالا بوده است . ما به سراغ ساخت نانوبلورهای آلیاژی Cd1-xZnxTe در محیط آبی رفتیم که تاکنون انجام نگرفته است؛ روش ما به دلیل دمپایین، ابزار ساده، قابلیت تولید مجدد آسان و سازگاری زیستی نسبت به روش های غیرشیمیایی و روش های شیمیایی آلی برتری دارد . نانوبلورهای ساخته شده ، تحت تابش UV نورتابی قابل توجهی را از خود نشان میدهند.
مطالعه پاسخ های غیرخطی اپتیکی مواد مختلف برای کاربردهای اپتوالکترونیکی نظیر محدودگرها و کلیدهای نوری در ناحیههای مختلف طیفی از اهمیت خاصی برخوردار است. از این ویژگی تحت عنوان کنترل نور با نور یاد می شود که از ویژگی پاسخ غیرخطی موا د در برهم کنش با نور استفاده می شود. از این رو جستجو برای یافتن موادی با پاسخ غیرخطی بالا ، از چالش های پویای محققان می باشد. روبش-Z روشی استاندارد در بررسی ضرایب جذب و شکست غیرخطی است که با وجود سادگی دارای دقت بالایی است و شامل دو چیدمان دریچه باز و بسته میباشد ]ٌ.[ این تکنیک برای اولین بار توسط شیخ بهایی در سال ٌَُُ ابداع شد ]ٍ.[
ٍ - بخش آزمایشگاهی
ساخت نانوبلورهای آلیاژی Cd1-xZnxTe با استفاده از سدیم بروهیدرید، پودر تلوریوم، استات کادمیوم ٍآبه، تیوگلیکولیک اسید - TGA - ، استات روی ٍآبه و NaOH در آب دییونیزه و سپس رفلاکس محلول، انجام شده است.مشخصه یابی : الگوی پراش اشعه ایکس - XRD - گزارش شده به وسیله دستگاه Philips، مدل Xpert با لامپ اشعه ایکس K - Co =1.78897 nm - اندازهگیری شده است . طیفنگاری جذبی UV-vis با اسپکترومتر UNICO مدل UV-4802 و طیف PL با اسپکترومتر Avantes مدل - AvaSpec-2048 TEC - و تمام اندازهگیریها در دمای اتاق صورت گرفته است . در روش روبش- Z از تک پرتوی لیزری گاوسی استفاده کرده و یک ماده غیرخطی را در یک فاصله معین اطراف نقطه کانون جاروب میکنیم. برای یک نمونه با ضریب شکست غیرخطی منفی، ابتدا میزان گذردهی افزایش و بعد از کانون کاهش می یابد، بنابراین در نمودار ابتدا یک قله و سپس یک دره ظاهر میشود ]َ.[در اینجا میتوان یک کمیت قابل اندازهگیری آسان 7p- به عنوان فاصله مابین گذارهای دره-قله نرمال را تعریف کرد:
که به کمک این فرمول و با کمک نمودارهای به دست آمده در حالت دریچه بسته می توان جابجایی فاز را یافت . روش روبش-Z با دریچه باز - S=1 - به ضریب شکست غیرخطی حساس نیست . در این روش تغییر در گذردهی نسبت به کانون دارای تقارن و همراه با یک قله یا دره است . درحقیقت، ضرایب جذب غیرخطی به راحتی از منحنی های گذار به دست می آید ]ُ.[ این گذار برحسب شدت قله در حالت جمع برای محاسبات عددی چنین نوشته میشود]ِ:[ شکل َ: طیف نورتابی - PL - نانوبلورهای Cd1-xZnxTe برای .x=0.2 طول موج تحریک ًَّ نانومتر است. میتوان نتیجه گرفت که نورتابی نانوبلورهای Cd1-xZnxTe تا حدودی حاصل نقص های سطحی و داخل حجمی است - که تفاوت این دو از روی طیف تابش و جذب به تنهایی قابل تشخیص نیست - . همچنین طیف جذبی و قله نورتابی تیز و متقارن به طور واضح نشانگر توزیع یکنواخت و همگونی سایز نانوذرات است. ساختار دریچه بسته برای محاسبه ضریب شکست غیرخطی مرتبه دوم استفاده می شود و نمودار آن در شکل ُ آمده است. به کمک این نمودار می توان ضریب شکست غیرخطی مرتبه دوم را برای این نانوبلورها یافت که مقدار آن n2 2.4 10 8cm 2 /W میباشد.
به منظور اندازه گیری ضریب جذب غیرخطی از چیدمان آزمایشگاهی روش روبش- Z با دریچه باز استفاده می کنیم. در این روش دریچه را برداشته و توان سنج را در فاصله نزدیکتری قرار می دهیم تا تمام پرتو عبور داده شده از نمونه را آشکار کند . ضمن اینکه به منظور متمرکز شدن تمام پرتو داخل توان سنج، عدسی دیگری را قبل از آن قرار دادیم. سپس نمونه را حول کانون جابجا کرده و شدت خروجی گسیلی را اندازه گیری کرده ایم و آن را به منظور بهنجارسازی بر گذار خطی تقسیم میکنیم. با استفاده از روابط در مورد ضریب جذب غیرخطی برنامه ای در Mathematica نوشتیم تا داده های تجربی را با نتایج تحلیل نظری ارائه شده برازش دهد، که مقدار به دست آمده از این برازش برای نانوبلورهای Cd1-xZnxTe، 1.95 10 3cm /W میباشد و داشتن دره در این نمودار نشان میدهد که پدیده جذب دوفوتونی در این ماده اتفاق میافتد - شکلِ - .
