بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق، نانوذرات CdSexTe1-x به روش ترموشیمیایی ساخته شدهاند. ساخت نانوذرات در حضور عامل پوششی تیول زنجیره کوتاه و استفاده همزمان از پیشمادههای سلنیوم و تلوریوم انجام میپذیرد. با بررسی طیفهای XRD، UV-vis و PL خواص ساختاری و نورتابی CdSexTe1-x مورد مطالعه قرار گرفته است. تحلیلهای طیف جذبی و نورتابی برای نسبتهای مولی مختلف پیش ماده های Se به Te مورد بررسی قرار گرفته است. با افزایش زمان حرارتدهی گاف انرژی کوچکتر میشود و نورتابی نانوذرات که ازنوع لبه نواری است به سمت طول موجهای بزرگتر انتقال می یابد.
کلید واژه- ترموشیمیایی، طیف سنجی مرئی-فرابنفش ، نانوذرات CdSexTe1-x، نورتابی
-1 مقدمه
نانوذرات نیمرسانای گروه II-VI امکان دستیابی مواد با خواص اپتیکی و الکترونیکی مختلف را فراهم آورده است. ساختار و ترکیب این نانوذرات همراه با اندازه آنها عوامل مهمی در تعیین خواص اپتیکی می باشند که درفوتوکاتالیستها،دیودهای نورگسیل،فوتوولتائیک،الکترونیک وبرچسبهای زیستی مورداستفاده قرارمی گیرند1]و.[2 به تازگی نانوذرات آلیاژی نیمرسانایسه تایی ABxC1-x مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این تحقیق، ابتدا روش ساخت آبی نانوذرات آلیاژی CdSexTe1-x پایدارشده با تیول زنجیرهکوتاه و استفاده همزمان پیش ماده های سلنیوم و تلوریوم توضیح داده می شود و سپس خواص نوری و ساختاری ماده توسط طیفسنجی UV-vis و PL و XRD مورد بررسی قرار می گیرد.
-2 روش آزمایش
ابتدا 2.35 mmol از 3CdSo4.8H2O در 120 mL آب دیونیزه حل می شود، سپس 5.7 mmol از عامل پوششی TGAبه وسیله همزن مغناطیسی به محلول فوق اضافه می شود و pH محلول با اضافه کردن 1M NaOH به 11.2 میرسد. محلول شفاف حاصل به مدت 20 دقیقه تحت گاز نیتروژن قرار میگیرد. پیشمادههای سلنیوم و تلوریوم توسط کاهش پودرهای Se و Te با NaBH4 تحت جو گاز نیتروژن تهیه میشوند. نسبتهای مولی[Cd2+]:[Se2-+Te2-] 1:0.5 است. با استفاده از دو سرنگ، مقادیر مورد نیاز پیش مادههای سلنیوم و تلوریوم را به طور همزمان به محلول حاوی کادمیوم تزریق می کنیم که رنگ محلول نارنجی می شود. سپس برای رشد بیشتر نانوذرات محلول را در حمام با دمای 100 درجه سانتیگراد قرار میدهیم. با افزایش زمان حرارت دهی، محلول پررنگتر میشود. در شکل 1 تغییر رنگ محلول با افزایش زمان حرارتدهی مشاهده میشود. سپس برای نمونههای به دست آمده، تحلیلهای جذبی با استفاده از دستگاه طیفسنج UV-vis 4802 و تحلیلهای XRD با استفاده از دستگاه Xpert Philips انجام میشود. طیفهای نورتابی نیز به وسیله اسپکترومتر Avaspec 2048 اندازهگیری شدهاند.
-3 نتایج
طیفهای جذب نانوذرات CdSexTe1-x در زمان حرارتدهی 20h با افزایش مقدار Se در شکل 2 نشان داده شده است. اثر غیرخطی وابستگی گاف انرژی به ترکیب را میتوان در شکل مشاهده کرد. این اثرکه در ترکیبات آلیاژی نیمرسانا مشاهده میشود ناشی از اندازهها و مقادیر مختلف الکترونگاتیویته یونها و نیز یکسان نبودن ثابتهای شبکه ساختارهای دوتایی متناظرشان میباشد.[3]شکل3 طیفهای جذبی نمونهی CdSe0.2Te0.8 را در زمان های مختلف حرارتدهی نشان میدهد. میتوان از منحنی جذب شکاف انرژی را بدست آورد. با افزایش زمان حرارتدهی، شکاف انرژی ذرات به سمت انرژیهای کم ترجابجا میشود. این نشان میدهدزمانهای حرارتدهی بیشترمنجر به تولیدذراتی با اندازه های بزرگتر می گردد.[4]
طیف نورتابی نانوذرات آلیاژی CdSe0.2Te0.8 برای زمان های 2h,20h در مقایسه با نمونه مرجع CdTe در شکل 4 نشان داده شده است. نمونه مرجع CdSe ، نورتابی ناچیزی را نشان میدهد که به علت نشر از تله های سطحی است.[5] پهنای قله های نورتابی در نصف ماکزیمم - fwhm - نانوذرات آلیاژی پهنتر از نانوذرات CdTe می باشد. مشاهده میشود که نانوذرات آلیاژی میتوانند نوری را گسیل کنند که خارج از محدوده طول موجی است که به وسیله نانوذرات دوتایی CdSe و CdTe تعیین میشود.[6] و نیز مشاهده میشود که با افزایش سلنیوم شدت نورتابی کاهش مییابد. و با افزایش زمان حرارتدهی، به علت بزرگتر شدن اندازه ذرات، گاف انرژی کوچکتر میشود و قلهی نورتابی به سمت طول موجهای بزرگتر انتقال می یابد.
شکل 5 منحنیهای جذب اپتیکی و نورتابی نانوذرات CdSe0.6Teo.4 تهیه شده در دمای 100°C را نشان می دهد که بعد از 20 ساعت حرارتدهی به دست آمده اند. همچنانکه دیده میشود ذرات دارای لبه جذبی در2.18 eV هستند. طیف نورتابی ذرات نیز که با استفاده از طول موج تحریک 360nm به دست آمده است، دارای یک بیشینه در 602 nm میباشد. این تابش مربوط به نشر اکسایتونی با یک انتقال استوکس نسبتاً کوچک بین بیشینه PL و جذب است.این انتقال به علت وجود ترازهای نوسانی در حالت برانگیخته و نیز حالتهای انرژی کمتر است.[7]الگوی پراش پرتو ایکس نانوذرات CdSe0.4Te0.6 در شکل 6 نشان داده شده است.
در این شکل ساختار شش گوشی مشاهده شد.[8] همانطور که از طیفهای پراشی دیده می شود، بلندترین شدت قله مربوط به پراش از صفحه - 002 - است. با استفاده از رابطه شرر، اندازه نانوذرات را می توان محاسبه نمود - رابطه:[9] - 1که در ان k ثابت شرر، طول موج پرتو X، زاویهای که ماکزیمم شدت قله در آن اتفاق میافتد. طول موج مربوط به منبع Co ، 1.78897 آنگستروم و پهنای قله در نصف ماکزیمم دستگاه 0.12 میباشد. اندازه نانوذرات در حدود 2.2 به دست آمد.
