بخشی از مقاله
چکیده
دراین کار با روش الکتروانباشت ، نانو صفحات اکسید روی - - ZnO روی زیرلایه ITO لایه نشانی گردید. استفاده از روش الکترو انباشت برای تهیه نانو ساختارهای اکسید روی به دلیل سادگی , سرعت انجام ,دمای پایین و هزینه های نسبتا کم آن بسیار مناسب است. در این روش با کنترل آسان غلظت الکترولیت , دما , ولتاژ و زمان می توان قطر و ارتفاع نانو صفحه های اکسید روی را کنترل نماییم و خواص ساختاری و اپتیکی آنها با استفاده ازاندازه گیری هایی نظیر پراش پرتو ایکس - XRD - ، تصاویر FESEM و طیف سنجی در ناحیه UV-VISIBLE بررسی گردید. مطالعات ساختاری ، تشکیل نانو صفحات اکسید روی را با ساختار شش گوشی تایید نمودند. گاف انرژی ساختار اندازه گیری و مقدار آن 3/43 بدست آمد.
مقدمه
امروزه، نانوساختارهای تهیه شده بر پایه مواد نیمرسانا, به دلیل خواص ویژه و همچنین کاربردهای تکنولوژیکی فراوانی که دارند، توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده اند. در این میان اکسید روی - ZnO - یک ماده نیمرسانا پر کاربرد از گروه ترکیبات -VI با گاف انرژی حدود 3/37 eV و انرژی بستگی 60 meV در دمای اتاق است.[1,2] نانو ساختارهای اکسید روی دارای خواص مکانیکی، الکتریکی، شیمیایی، نوری و پیزوالکتریک مناسب هستند.
[3] از جمله کاربردهای اکسید روی میتوان ازاستفاده آن درساخت حسگرهای گازی[4,5]سلول های خورشیدی و قطعات لیزری اشاره کرد.[6] همچنین از نانو ذرات اکسید روی به دلیل جذب اشعه ماورا بنفش به عنوان فوتو کاتالیست برای رفع آلودگی های محیط زیست استفاده می شود. در سال های اخیر روش های مختلفی برای سنتز نانو ساختارها مانند تابش مایکرویو ،گرماآبی، هیدروترمال ، سل ژل و الکتروانباشت اراِئه و گزارش شده است . دراین کار از روش الکترو انباشت برای تهیه نانو ساختارهای اکسید روی استفاده شده است که این روش به دلیل سادگی ، سرعت انجام ، دمای پایین و هزینه های نسبتا کم آن بسیار مناسب است8]،.[7
جزئیات کارهای آزمایشگاهی
دراین روش ابتدا باید زیرلایه ITO با مقاومتی کمتر از 15 اهم را تهیه کرد. سپس باید آن را در در محلولی از استون و الکل ایزوپروپانول در دستگاه الترا سونیک به مدت 20 دقیقه قرار داد تا تمیز شود , بعد آن را با گاز نیروژن خشک می گردد. محلول انباشت شامل0/2گرم و 1/8 گرم KCl است که در 250 میلی لیتر آب مقطر دو بار تقطیر در دمای 80 درجه سانتی گراد رو همزن مغناطیسی به مدت 30 دقیقه قرار می گیرد.
بعد از آن PH محلول اندازه گرفته شد که حدود 3/5 بود. برای انباشت ابتدا نمودار CV محلولرا برای انتخاب ولتاژ انباشت مناسب اندازه گیری گردید که ولتاژ مناسب -0/9 ولت بدست آمد. برای انباشت از روش سه الکترودی استفاده شد که زیرلایه مورد نظر الکترود کار , ورق پلاتین به عنوان الکترود شمارنده و Hg/HgCl به عنوان الکترود مرجع قرار گرفتند. گام زمان S 0/05 و گام پتانسیل 0/001 V و سرعت جاروب0/02 V/S انتخاب گردید. بعد از بدست اوردن پتانسیل ، انباشت در مد CHC و محلول در دمای ثابت 80 درجه سانتی گراد به مدت 30 دقیقه انجام شد. از تحلیل های پراش اشعه ایکس - XRD - ، تصاویر میکروسکوپ الکترونی - - FESEM وUV-VISIBLE برای مطالعه نمونه ها استفاده گردید11]،10،.[9
نتایج و بحث
الف - مورفولوژی سطح
تصاویر FESEM ثبت شده از نمونه در شکل 1 نشان داده شده است. این تصاویر بیانگر تشکیل نانوصفحات اکسید روی با ضخامت حدود 120 نانومتر است. ضخامت نانوصفحات می تواند با تغییر غلظت محلول ، ولتاژ و زمان انباشت تغییر کند.
ب - خواص ساختاری
طیف پراش اشعه ایکس نمونه در شکل 2 نشان داده شده است. محل قله ها نشانگر تشکیل ساختار شش گوشی اکسید روی می باشد. اطلاعات استخراج شده از طیف پراش برای چند قله با شدت بیشتر در جدول 1 آورده شده است.
ج - خواص اپتیکی
در شکل 3 - الف و ب - نمودار های طیف جذب و عبور بر حسب طول موج که توسط دستگاه UV-VISIBLE بدست آمده نشان داده شده است. به کمک این نمودار و داده هایی که از آن استخراج می شود می توان گاف نواری مستقیم - Eg - نمونه را با استفاده از رابطه - hv - 2=A - hv-E g - بدست آورد .
