بخشی از مقاله
چکیده
- یونهاي ناخالصی که درون یک نیمرساناي نانوساختار وارد می شوند، بر ساختار الکترونی و خواص گذار آن اثرداشته و باعث می شوند که این نیم رساناهاي آلاییده خواص فیزیکی خاصی از خود نشان دهند که با حالت غیرآلاییده متفاوت است. دراین تحقیق با استفاده از روش شیمیایی مرطوب و با بکارگیري مرکپتواتانول - M.E - به عنوان عامل پوششی تولید نانوذرات سولفیدروي در حالت آلاییده با آهن در دماي اتاق گزارش می شود. همچنین طیف جذبی والگوي پراش نانوذرات تولید شده به ازاي 0,2تا% %3 مولی آلاینده موردبررسی قرارگرفته است.طیف جذب نانوذرات آلاییده با افزایش درصد آلایش انتقالی درحد 5 nm را از خودنشان داد.
کلید واژه- نانوذرات نیمرسانا، روش شیمیایی مرطوب، نانوساختار،نانوذره آلاییده.
-1 مقدمه
درچنددهه اخیر توجه بسیاري از دانشمندان به مواد در مقیاس نانو معطوف شده است.خصوصیات منحصر به فرد وجالب مواد در ابعاد نانومتري که ازبالابودن نسبت سطح به حجم در نانوذرات وحبس الکترون درسه بعدناشی می شود ومتفاوت بودن این خصوصیات با خواص مواد حجیم باعث توجه ویژه به بررسی مواد نانومتري گردیده است. استفاده از مواد نانومتري منجر به تولید قطعات اپتوالکترونیکی ریزتر وکاراتر وکوچک شدن ابعاددستگاهها ومدارهاي الکترونیکی شده است 2]،.[1در سال1980اکیمو وهمکارانش گستره اي از رنگها را از کادمیوم سلناید با اندازه هاي مختلف مشاهده کردند که تقریبا همه طیف مرئی _ از قرمز تا آبی _ را در بر می گرفت .[3] این امر باعث علاقه وافر محققان به مطالعه خواص نوري موادنیمرساناي نانومتري وبعد از آن سایر مواد گردید.ثابت شده است که نیمرساناها در زیر یک" اندازه بحرانی"که عددي قابل مقایسه با شعاع بوهراکسیتون ماده مورد نظراست ازخود"خواص تابع اندازه" نشان می هند .[4]
بعنوان مثال شعاع بوهراکسیتون که ازرابطه:بدست می آیدبراي سولفیدروي11آنگستروم وبراي سولفید کادمیوم 20آنگستروم محاسبه شده است و در اندازه هایی در همین حدود تغییر خواص نوري قابل توجهی از این مواد گزارش شده است .[1]سولفید روي ازنظر شیمیایی از سایرترکیباتII-VIپایدارتر است وازنظر تکنولوژیکی بهترازسایرترکیبات - نظیر - ZnSeاست. از اینرو بیشتر از سایر مواد مورد بررسی قرار گرفته است 6]،.[5 فلزاتی چون منگنز،مس،آلومونیم و...باروشهاي مختلفی چون فرایند سول-ژل،بخار شیمیایی،رسوب شیمیایی،میکرواومولسیون و...بعنوان ناخالصی درون ZnS وارد شده اند 8]،.[7این نیمرساناهاي آلاییده کاربردهاي بسیاري در وسایل الکترولومینسانس،صفحات نمایش نورگسیل وسنسورهاي شیمیایی دارند 9]،.[2در این تحقیق نانوذرات نیمرساناي ZnS:Fe با تغییر غلظت مهارکننده و به ازاي درصدهاي مولی مختلف Fe
مورد مطالعه قرارگرفته اند.
-2 آزمایشگاهی:
نانوذرات ZnS با استفاده از روش شیمیایی مرطوب تولید گردیدکه نخستین بار درسال 1995تولیدنانوذرات سولفیدروي در ابعاد 1- 3 - nm - با این روش گزارش شده است .[1]ارزش اقتصادي وامکان کنترل مناسب بر واکنش دهنده ها ودر نتیجه سایز ذرات از مزایاي این روش هستند.ساخت: محلولهاي آبی Na 2S - i - باغلظت 0,01M وبه مقدار50 میلی لیتر ZnCl2 - ii - باغلظت 0,01M وبه مقدار 50 میلی لیتر - - iii محلول C2 H5OSH با غلظتهاي مختلف بین0,01 تا 0,2مولار ومقدار 50 میلی لیتر تهیه شدند . FeCl3 - iv - بامولاریته 0,01 تهیه گردید وبسته به میزان آلایش مقادیري از آن به محلول ZnCl2 اضافه شده ودرواکنش شرکت داده شد.جهت تولیدمحصول ZnS:Fe محلولها همانگونه که در مراجع 5]،[1 آمده، در یک بالن سه دهانه وبا کنترل اتمسفرو درحضورگازنیتروژن با هم واکنش دادند.مرطوب تولید شده است .[1]نتیجه واکنش که نانوذرات ZnS با پوششی از زنجیره هاي C2 H5OSH است شروع به رسوب درون ظرف می نماید . بعدازچندین بارشستشو وسانتریفیوژنانوذرات تولیدشده ازمحلول خارج می شوند.
طیف جذبی نانوذرات با استفاده از طیف سنج
UV-visible Perkin Elmer Lambda 2 انجام گردیدو طیف پراش اشعه ایکس نانوذرات بوسیله طیف سنجی با طول موج Cu kα 1.541A انجام شد.نانوذرات ZnS:Fe بادرصدهاي آلایش مختلف وبه ازاي غلظتهاي متفاوت مهارکننده تولید وموردمطالعه قرارگرفتندکه بمنظورسادگی ارجاع هاي بعدي مشخصات آنها در جدولهاي1و2 خلاصه و با کدهاي 1تا8 برچسب گذاري نموده شدند .
-3 بررسی وتحلیل
-1-3 طیف جذب : Uv-visible
نانوذرات تولید شده در حالت کلوییدي بادستگاه Uv مورد سنجش قرارگرفتند. شکل 2 طیف Uv نانوذرات ZnS:Fe را به ازاي غلظت 0,2 مولار مهار کننده - M.E - نشان می دهد و اطلاعات مربوط به شکل در جدول 3تنظیم شده است. بادقت در طیفهاي بدست آمده و داده و درصدهاي آلاییدگی متفاوت که به ترتیب از بالا به پایین مربوط به نمونه هاي4،3،2،1 هستند.و با توجه به ثابت بودن کلیه فاکتورهاي دخیل درواکنش و بدلیل تکرارپذیري آزمایش اینچنین نتیجه می شود که شیفت مشاهده شده در اثروارد شدن Fe در ساختارنانو بلورهاي ZnS بوده است.ازطرفی شیفت درشانه جذب بنابر تقریب جرم موثر ورابطه براس نشانگر تغییر سایز نانوذرات تولید شده است .[4] جدول 3 نشان میدهد که انتقال طول موج جذب به سمت طول موجهاي کمتر بادرصدهاي مختلف آلاینده در حد 9 نانومتربوده است.
با دقت در اندازه شعاع یونی Zn 2 , Fe3 مشخص میشود که شعاع یونی ذرات باردار Fe3 برابر 69 Pm واین مقدار در مورد یونهاي Zn 2 عدد 85 Pm می باشد ازاینرو ریزتر شدن سایز ذرات با افزایش درصد آلاییدگی قابل قبول است.اما انتقال کوچک مشاهده شده - به خصوص بین درصدهاي پایین آلاینده ها مثل 0,2و1درصدکه تنها انتقالی3 نانومتري رانشان می دهند - نشانگر این است که در نیم رساناهاي آلاییده به خصوصZnS:Fe بر اثر آلایش تغییر خاصی در خصوصیات جذب واندازه گاف نواري حاصل نمی شود - جدول. - 3بمنظور بررسی دقیقتر انتقال آبی نمودار جذب نانوذرات ZnS: Fe را با ثابت نگه داشتن غلظت آلاینده و غلظت هاي مختلف مهارکننده - M.E - تکرار نمودیم.
