بخشی از مقاله
چکیده
رسوب دهی شیمیایی از بخار روشی برای ساخت موادی با کیفیت با کنترل ابعادی مناسب و همچنین یکی از روش های مهم در ساخت نیمرساناها می باشد. سلنایدروی یک نیمرسانای ترکیبی از خانواده××II-VI × با انرژی شکاف باند مستقیم 2/7 eV در دمای اتاق، و قابلیت کاربرد در LED ها و در تجهیزات فتوولتائیک و فتوالکترو شیمیایی می باشد. در این پژوهش نانوساختارهای سلنیدروی به روش رسوب دهی بخار شیمیایی رشد داده شده و خواص ریختی، بلوری و نوری آنها توسط آنالیزهای FESEM، XRD و PL مورد مطالعه قرار گرفتند. تصاویر FESEM ساختارهایی با ریخت نانوسیم را نشان دادند. الگوی پراش تشکیل فاز مکعبی زینک بلند را تایید کردند. نمونه ها در دمای اتاق از خود خاصیت نورتابناکی نشان دادند که بر قابلیت استفاده آن در تجهیزات الکترونوری تاکید دارد.
کلمات کلیدی: نانوساختارهای سلنیدروی، رسوب دهی بخار شیمیایی، الگوی پراش پرتو ایکس، خواص نوری
.1 مقدمه
سلنید روی - ZnSe - نیم رسانای ترکیبی است متعلق به گروه های دو - شش می باشد که دارای نوار انرژی مستقیم ev 2/7 و انرژی بستگی اکسیتون بزرگ 21 Mev است بٍ،ٌب. سلنید روی کاربردهای متنوعی دارد. از جمله این کاربردها می توان به دیودهای ساطع کننده نور، سلول های خورشیدی ، آشکارسازهای نور مرئی ، مواد پنجره ای در زمینه فتوولتائیک، مواد خنک کننده ترمودینامیک، دیودهای گسیل نور و لیزری و ... اشاره کرد بٍب. رشد نانو ساختارهای تک بعدی - 1D - ZnSe تا کنون با روش های متعددی صورت گرفته است. این روش ها شامل : رسوب گذاری شیمیایی - CVD - و رشد هم بافته با استفاده از باریکه ملکولی - MBE - و رسوب پالس لیزری - PLD - می باشند بَب. در میان این روش ها ، روش رسوب گذاری بخار شیمیایی - CVD - پیشگام و برای تولید نانو ساختارهای ZnSe استفاده شده است. در این مقاله ، رشد منظم نانوساختارهای ZnSe را گزارش می دهیم که روی×زیرلایه روی × - Zn - با تلفیق پودر سلنیوم بدون استفاده از هر کاتالیزور فلزی دیگر می باشد.
.2 مواد و روش ها
ابتدا سطح زیر لایهها با توسط سنباده زبر شد و به مدت چند دقیقه به روش مافوق صوت مورد شستشو قرار گرفت. سپس جهت اطمینان از هر گونه آلودگی با روش الکتروشیمیایی درون اسیداستیک به مدت بیست دقیقه اکسیدزدایی شده و خشک شدند. در این مرحله پودر سلناید باخلوص بسیار بالا به مقدار 0/05 گرم توسط ترازوی دیجیتالی اندازه گیری و درون قایق آلومینا درون لوله شیشه ای کوارتز دو سر باز در مرکز کوره قرار داده شد. سپس زیر لایه ها، روی قایق آلومینایی درون کوره در محدوده 14 تا 16 سانتی متر از مرکز کوره که محل ریزش بخارات اشباع شده است قرار گرفتند. اتاقک واکنش مهر و موم شده و پمپ خلأ متصل به کوره، فشار درون کوره را در فشار 10 در کل آزمایش ثابت نگه میدارد. آرگون - 80% - و هیدروژن - 20% - در اتاقک واکنش به میزان 25 سامتی متر مکعب در دقیقه به عنوان گاز حامل تولید شده بود. پس از آن دمای کوره تا 500 ℃ به میزان 10 ℃ بالا رفته و برای مدت زمان یک ساعت در این دما ثابت و در نهایت تا دمای اتاق خنک شده بود. بعد از واکنش، محصولات روی سطح زیر لایه ها بصورت فیلم های زرد رنگ رشد کردند. تمامی این پیکربندی در شکل 1 نشان داده شده است.
شکل - 1 طرح واره ای از دستگاه استفاده شده برای رشد نانوساختارهای سلناید روی.
فاز و ساختار محصولات روی زیر لایه های روی با استفاده از دستگاه پراش پرتو ایکس - XRD - با مدل STADV، شرکت سازنده STOE آلمان، تعیین و اندازه گیری شد. شکل ظاهری محصولات توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی FESEM ، شرکت×ZEISS×آلمان مدل×SIGMAکه به طیف سنج EDS مجهز بود تعیین شدند. برای مطالعه خواص نوری محصولات، از طیف نور تابناکی - PL - در دمای اتاق استفاده شد.
.3 نتایج و بحث
شکل 2 نتایج حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل- میدانی - - FESEM و طیف EDS را برای نمونههای خالص ZnSe در دماهای مختلف نشان میدهد. مطابق با شکل 2 -الف - نانوساختارهای ZnSe در دمای 375 درجه دارای ریخت نانوسیم با اندازهای در بازهی بین 148- 430 nm هستند. شکل 2 -ب - آنالیز EDS وجود ترکیبات سلناید و روی را در آنها تأیید میکند. شکل 2 -پ - ریخت نانوسیمهای نمونه ZnSe در دمای 390 درجه با اندازه ای در بازه ی بین 57- 134 nm را نشان میدهد و شکل 2 -ت - آنالیز EDS این نمونه نیز وجود ترکیبات سلناید و روی را در آنها تایید میکند.
