بخشی از مقاله
خلاصه
در این مقاله اکسید روی به روش سل- ژل با کلسیم آلاییده شده است. الگوهای حاصل از پراش XRD به خوبی بیانگر آنست که ساختارهای بدست آمده در فاز ششگوش وورتسایت میباشند و عاری از هرگونه ناخالصی هستند. همچنین نتایج حاصل از رامان و XRD حاکی از کاهش کریستالینگی با افزایش میزان غلظت آلاینده کلسیم در ساختار نانوذرات اکسیدروی می باشند. به علاوه، نتایج حاصل از SEM نیز نشان داد که با افزایش میزان آلاینده، اندازه نانوذرات بیشتر کاهش می یابد.
کلمات کلیدی: سل ژل ، غلظت آلاینده، نانوذرات
مقدمه
در طول دهه ی پیش، محققان دریافتند که نانو ساختارهای نیمه رسانا نقش مهمی را در توسعه ی نانو تکنولوژی ایفا می کنند. در حقیقت این مواد، جذابترین بخش از مواد نانو ابزار کاربردی هستند که سنسورهای گازی و زیست محیطی، ترانزیستورهای اثر میدان، دیودهای گسیل نور - LED - ، سلولهای خورشیدی و نانو ژنراتورها را در بر می گیرد. نانوساختارهای نیمه رسانا به جهت خواص منحصر به فرد نوری که از خود نشان می دهند، امروزه موضوع تحقیقات بسیاری می باشند و از این رو با توسعه و تحقیق در این زمینه، قطعات اپتوالکترونیکی متعددی ساخته شده است. در این میان نانوساختارهای یک بعدی و دو بعدی به جهت نسبت سطح به حجم بالا می توانند کاندیدای مناسبی برای به کارگیری در چنین ادواتی باشند.
این کاربردها و خواص جدید نانو ساختارهای نیمه رسانا توجه جوامع علمی و صنعتی را به خود جلب کرده است. اکسیدروی به سبب گاف انرژی زیاد - حدود3/23eV در دمای اتاق - و انرژی اکسایتونی بالا - حدود 60meV در دمای اتاق - یک ماده عالی برای ساخت وسایل اپتیکی که بانور ماورای بنفش و آبی کار می کنند می باشد.یکی از روشهای تغییر خواص نوری و الکتریکی یک نیمهرسانا، آلایش آن با ناخالصیهای مختلف است. از اینرو این تحقیق برآنست که به بررسی تاثیر تغییر غلظت الاینده کلسیم در نانو ساختارهای اکسید روی آلاییده شده با کلسیم بپردازد.
مواد و روش ساخت
برای تهیه نانوذرات اکسید روی آلاییده با کلسیم، ابتدا ژلاتین را در دمای 60 C، آرام آرام به بشر حاوی آب مقطر مستقر در کریستالیزور حاوی روغن سیلیکون اضافه کرده و این محلول حدود 1 ساعت هم زده شد. زمانی که دما نزدیک به 80 C رسید، نیترات روی و نیترات کلسیم را به این ظرف اضافه می کنیم و دما در 80 C ثابت نگه داشته می شود، تا بعد از گذشت چند ساعت یک ژل کاراملی رنگ به دست آید. سپس این ژل در کوره، به مدت 5,5 ساعت در دمای 550 C حرارت یافت.
پس از انجام مراحل ساخت، پودرهای بدست آمده توسط دستگاههای شناسایی مختلفی مانند میکروسکوپ الکترونی عبوری و الگوی پراش اشعه ایکس و فوتولمینسانس مورد مطالعه قرار گرفتند. ساختار کریستالی نانو ساختارهای اکسید روی حاصله توسط آنالیز پراش پرتو ایکس که دارای آندی مسی و طول موج تحریک 1. 5406 Å بود، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت.ساختار نانو ساختارهای اکسید روی حاصله توسط میکروسکوپ گسیل میدانی الکترونی روبشی دانشگاه تهران مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. آنالیز رامان در دمای اتاق برای مطالعه خواص نوری و کریستالی نانو ساختارهای اکسید روی با استفاده از لیزر Nd: YLF و طول تحریک 532 nm صورت گرفت.
مشخصه یابی
پیکهای پراشی حاصله کاملاً با موقعیت پیک اکسید روی تودهای مطابقت دارند. هیچگونه پیک اضافی مشاهده نشد. افزایش پهنای پیک نمونه های آلاییده شده با کلسیم نسبت به نمونه خالص، بیانگر کاهش اندازه نانوساختارهای اکسیدروی در طی آلایش با کلسیم است. همچنین با افزایش میزان ناخالصی، اندازه ذرات کوچکتر می گردد به عبارتی کاهش اندازه ذرات رابطه مستقیمی با افزایش غلظت آلاینده کلسیم در ساختار اکسید روی آلاییده شده دارند.تصویر SEM نانوذرات آلاییده شده با کلسیم در شکل 2 نشان داده شده است. این تصاویر نشان می دهند که اندازه نانوساختارهای آلاییده شده در طی فرآیند آلایش با کلسیم، با افزایش میزان ناخالصی مستقیما کاهش می یابند.
