عنوان

مطالعه اثرات تابش های یونیزان بر خواص اپتیکی و فیزیکی نانو ذرات اکسید روی آلایش یافته با آلومینیوم

پ۲۹۳۹۴

per

مطالعه اثرات تابش های یونیزان بر خواص اپتیکی و فیزیکی نانو ذرات اکسید روی آلایش یافته با آلومینیوم

ریما ابراهیم پور

فیزیک

۱۴۰۲

۱۰۰ص.

سی دی

کارشناسی ارشد

فیزیک گرايش فیزیک هسته ای

۱۴۰۲/۰۶/۱۸

اکسید روی (ZnO) یک ماده نیمه رسانای ذاتی از نوع N می باشد که دارای شکاف باند گسترده است که در دمای اتاق گاف انرژی آن 3.37eV بوده و بازه طول موج آن در محدوده ماورای بنفش است.از کاربرد های اکسید روی در صنعت می توان به سلول های خورشیدی ، حسگرها ، فوتودیود ها ، سنسور های گاز ، فوتوکالیست ها ، پوشش های ضد بازتاب ، نمایشگر ها و ...اشاره کرد.تحقیقات نشان داده که آلایش اکسید روی با یون های فلزی مختلف سبب تغییر خواص نوری ، ساختاری و اپتیکی آن می گردد.در این تحقیق ، نانو ذرات اکسید روی خالص و نانو ذرات اکسید روی آلایش یافته با مقادیر مختلف آلومینیوم به روش سنتز سل_ژل با کنترل pH تهیه کردیم و بعد هر نمونه را به مدت یک هفته تحت اثر تابش چشمه آمرسیوم که ذره α گسیل می کند ، قرار دادیم و به بررسی ویژگی های فیزیکی و اپتیکی نمونه های تهیه شده پرداختیم.برای پی بردن به ویژگی های ساختاری نمونه ها ، با نتایج بدست آمده از طیف سنجی XRD اندازه بلورک ها را برای نانو ذرات اکسید روی و نانوذرات اکسید روی آلایش یافته با آلومینیوم با استفاده از رابطه دیبای_شرر بدست آوردیم و مشاهده کردیم که با افزایش pH و افزایش مقدار آلومینیوم اندازه ذرات نیز افزایش یافته است.همچنین نتایج بدست آمده از XRD به ما نشان داد که با قرار گرفتن نمونه های تهیه شده تحت تابش α پهنای پیک ها افزایش یافته که این افزایش پیک نشان دهنده ی کاهش اندازه ذرات است.نتایج بدست آمده از SEM به ما نشان دادکه با افزایش مقدار آلومینیوم نانو ذرات به نانو میله ها تبدیل می شوند همچنین تابش α هیچ تاثیری بر روی مورفولوژی نانو ذرات ندارد.نتایج طیف EDX به ما نشان داد که نمونه های تهیه شده ما از چه عناصری تشکیل یافته و با افزایش مقدار آلومینیوم درصد وزنی و درصد اتمی آلومینیوم رفته رفته افزایش می یابد..نتایج طیف سنجی FT-IR به ما نشان داد که ساختار ورتزیت در نمونه ها تشکیل یافته است.همچنین طیف سنجی FT-IR نشان داد که تابش α هیچ تاثیری بر روی نمونه های تهیه شده ندارد.برای بررسی ویژگی های اپتیکی نانو ذرات اکسید روی خالص و نانو ذرات اکسید روی آلایش یافته با آلومینیوم قبل و بعد تابش آمرسیوم از طیف سنجی UV-Vis استفاده کردیم که نتایج بدست آمده از این آنالیز شفاف بودن نانو ذرات اکسید روی خالص در ناحیه مرئی را به ما نشان داد و همچنین نشان داد که با افزایش pH و اثر تابش عرض نوار ممنوعه انرژی کاهش می یابد و لبه جذب به طرف طول موج های بلندتر منتقل می شود.

Abstract: Zinc oxide (ZnO) is an intrinsic N-type semiconductor material which has a wide bandgap that at room temperature, its energy gap is 3.37eV and its wavelength range is in the ultraviolet range. Among the applications of zinc oxide in the industry, we can refer to solar cells, sensors, photodiodes, gas sensors, photocells, anti-reflective coatings, displays, etc. Researches have shown that doping zinc oxide with different metal ions changes its structural and optical properties. In this research, we prepared pure zinc oxide nanoparticles and zinc oxide nanoparticles dopped with different weight percent amounts of aluminum by sol-gel synthesis method and with pH control. Prepared samples were exposed to the radiation that were emitted by an Americium-241 radioactive source that emits α particle and gamma photons. In order to investigate the structural characteristics of the samples XRD analysis was performed and the average size of the synthesized pure and dopped nanoparticles were calculated by the Debye-Scherre formula and their morphology were examined by scanning electron microscope (SEM). After that the physical and optical characteristics of the irradiated and non-irradiated samples were examined. The results of XRD and FT-IR spectroscopy confirmed the formation of a wurtzite structure and the presence of zinc oxide bonds in the prepared samples. In addition, FT-IR spectroscopy showed that irradiation and pH control had no effect on the prepared samples. To investigate the optical properties of zinc oxide and zinc oxide nanoparticles contaminated with aluminum before and after irradiation, we used UV-vis spectroscopy. The spectrometry (UV-Vis) results for pure zinc oxide nanoparticles confirmed their transparency in the visible range and showed that the absorption edge moves toward longer wavelengths with increasing pH and irradiation of the samples with high energy.

Study the effects of the ionization raditions on the optical and physical properties of ZnO nanoparticles doped with Al

ابراهیم پور، ‏

‏ ریما

تهیه کننده

‏جهانبخش،

ذاکر حمیدی،

‏اختای

‏محمد صادق

استاد راهنما

استاد مشاور

‏ تبریز