عنوان

سنتز و بررسی ویژگی‌های فیزیکی لایه‌صهای نازک نانوساختار اکسید روی به صورت تابعی از دما و بازه زمانی سنتز

Number

‭۱۶۹۱۴پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

سنتز و بررسی ویژگی‌های فیزیکی لایه‌صهای نازک نانوساختار اکسید روی به صورت تابعی از دما و بازه زمانی سنتز

First Statement of Responsibility

/علی حبیبی

Name of Publisher, Distributor, etc.

: فیزیک

Date of Publication, Distribution, etc.

، ‮‭۱۳۹۵‬

Name of Manufacturer

، افشاری

Text of Note

چاپی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

فیزیک گرایش نانو

Date of degree

‮‭۱۳۹۵/۱۱/۲۰‬

Body granting the degree

دانشگاه تبریز

Text of Note

اکسید روی ماده‌صای نیمه هادی با خواص فیزیکی منحصربه فرد، کاربردصهای فراوانی در صنعت و پزشکی دارد .به طوری که در ساخت الکترودها، بلورصهای فوتونی‌صص‍، آشکار سازصهای نوری، سلول‌صهای خورشیدی، کاتالیزورها و واریستورها از این ماده استفاده می‌صشود .روش‌صهای متنوعی برای تولید آزمایشگاهی اکسید روی به صورت توده‌صای، لایه نازک و نانو لوله، پیشنهاد شده است .در این کار تجربی، لایه‌صهای نازک روی به روش کندوپاش مگنترونی روی زیر لایه کوارتز نهشته شد .سپس، نانوذرات اکسید روی، از حرارت دادن لایه نازک روی در هوا، در دماهای مختلف و نیز بازه زمانی متفاوت تولید شد و ویژگی‌صهای فیزیکی از جمله ویژگی‌صهای ساختاری، اپتیکی و الکتریکی لایه‌صهای نانوساختار اکسید روی بررسی گردید .جهت بررسی مشخصات ساختاری نانو ذرات اکسید روی، یک ارزیابی مقایسه‌صای متوسط اندازه دانه‌صهای بدست آمده از اندازه‌ص‍ گیری مستقیم میکروسکوپ الکترونی روبشی و تحلیل پهنای پیک-های، طیف پراش پرتو ایکس انجام گرفت .آنالیز الگوهای پراش پرتوایکس این لایه‌صها به غیر از نمونه بازپخت شده در دمای ‮‭۱۱۰۰‬ ‮‭C‬که ساختار مکعبی را نشان می‌صدهد، بقیه لایه‌صها ساختار بلوری هگزاگونال ورتسایت را تایید کردند .بررسی تصویر ‮‭SEM‬ لایه بازپخت شده در مدت زمان یک ساعت که از لحاظ شکل، بیشتر ذرات به شکل شش گوشی سنتز شده است .در حالی که در مورد بقیه لایه‌صهای نازک، تشکیل نانو ذرات کروی تایید می‌صشود .اندازه ذرات و کرنش شبکه با استفاده از تحلیل پهن شدگی و گسترش پیک‌صهای نانو ذرات اکسید روی، با دو روش مختلف ویلیامسون-هال و شرر مطالعه شد .این نتایج با نتایج حاصل از تحلیل تصاویر‮‭SEM‬ ، هم خوانی خوبی دارند .بررسی طیف فرابنفش و محاسبه پارامترهای نوری نشان داد که تغییر دما و بازه زمانی باز پخت به عنوان یک عامل تاثیر گذار در خواص نوری لایه‌صهای نازک اکسید روی با کیفیت بالا مطرح است .به دلیل داشتن رسانندگی نوری بالای لایه‌صها از این خاصیت نانوساختارهای اکسید روی جهت استفاده در ساخت صفحات لمسی پیشنهاد می‌صشود .هم-چنین تغییر گاف انرژی باند اپتیکی بر حسب دما و زمان بازپخت با استفاده از نظریه برشتاین-ماس مطابقت دارد .مطالعه‌صی طیف فوتولومینسانس با گسیل شدید اکسیتونی نشانگر نقص کم نانوذرات اکسید روی تهیه شده به این روش است .در بررسی خواص الکتریکی لایه‌صهای نازک با روش هال و دستگاه پروب چهار سوزنی مشاهده شد که با افزایش دمای بازپخت تا دمای ‮‭۷۰۰‬ ‮‭C‬چگالی حامل‌صها افزایش می‌صیابد و پس از آن با افزایش بیش‌صتر دمای بازپخت چگالی حامل‌صها کاهش می‌صیابد که با توجه به نتایج حاصل از گاف انرژی توجیه می‌صشود .هم‌صچنین از طیف‌صهای ‮‭XRD‬ و تصاویر ‮‭SEM‬ این لایه‌صها این مساله قابل توجیه است زیرا چگالی حامل‌صها تحت تاثیر بلورینگی این لایه‌صها قرار می‌صگیرد .هم‌صچنین با استفاده از نتایج رسانندگی پیشنهاد شد که لایه‌صهای نازک اکسید روی به دلیل رسانندگی کم‌صتر می‌صتوانند در قطعات پیزوالکتریک، حسگرهای گازی و ابزارهای موج آکوستیکی سطحی ‮‭(SAW)‬ کاربرد داشته باشند .با جمع-بندی نتایج حاصل از بررسی خواص فیزیکی لایه‌صها، لایه‌صی نازک بازپخت شده در دمای ‮‭۷۰۰‬ ‮‭C‬و مدت زمان یک ساعت بهترین خواص را نشان داد

Text of Note

Zinc oxide is a compound with the formula ZnO and in the form of a white powder and insoluble in water. Zinc oxide is a semiconductor crystal with a wurtzite hexagonal of the group II-VI, with a direct band gap energy 3.37 eV and big exciton energy about 60 meV at room temperature. The importance of zinc oxide is due to it's unique physical properties, such as high conductivity, thermal stability, dielectric constant, average and good adhesion. It possesses many applications in industry and medicine. In industry, in the manufacture of electrodes, photonic crystals, optical detectors, solar cells, catalysts and Varistors of zinc oxide is used. A variety of laboratory methods suggested for the production of zinc oxide in the form of mass, thin film and Nano-tubes. Single crystals of zinc oxide are grown by dry methods such as thermal evaporation, chemical vapor deposition, phase solution methods and hydrothermal synthesis but each has its own problems. In this experimental work, Zinc thin films were deposited on quartz substrates by the magnetron sputtering method. Then, nanoparticles of zinc oxide, by heating the Zinc thin layer in the air, were produced at different temperatures and different time intervals and physical properties including structural features, optical and electrical of zinc oxide layers nanostructures was studied. To study the structural properties of ZnO nanoparticles, a comparative assessment of the average grain size obtained from direct measurement of peak width of scanning electron microscope analysis, was done with X-ray diffraction. Analysis of X-ray diffraction patterns of the layers except for the sample annealed at temperature 1100 C, which shows cubic structure, the rest of the layers of hexagonal crystal structure confirmed. The rest of the layers confirmed wurtzite hexagonal crystal structure. SEM image analysis of annealed layer within an hour in terms of the shaped showed that most of particles have been synthesized in hexagonal-shaped. While the rest of the thin layers, spherical nanoparticles forming is approved. Particle size and lattice strain analysis using peak broadening and expansion of zinc oxide nanoparticles with two different methods named Williamson-Hall and Scherer was studied. The outcomes are in good fit with the results of image analysis SEM.Analyzing UV spectrum and calculating the optical parameters showed that variation of temperature and annealing time as a factor in the optical properties of ZnO thin films with high quality is contributed. Because of the high optical conductivity properties of layers, for this property of ZnO thin films nanostructures, it is recommended for using in the manufacture of touch screens. Also changing the optical band gap energy in terms of annealing time and temperature corresponded by using the theory Burstein-Moss. Exciton photoluminescence spectrum emission study indicates low defect for ZnO nanoparticles prepared by this methoS tudy of thin films Electrical properties with Hall and Four Needles Probe Device was observed that with increasing annealing temperature to 700 C the carrier density increases and then with a further increase of annealing temperature carrier density is reduced that can be justified according to the results of the energy gap. Also XRD spectra as well as SEM images of these layers are justified, because the carrier density of the layer is related to the crystallinity influence. With the results of conductivity it is also suggested that zinc oxide thin films can be used as a low conductivity material for piezoelectric components, gas sensors and surface acoustic wave instruments (SAW). By totaling the results of investigation of the physical properties of layers, thin layer annealed at temperature 700 C with one hour time duration showed the best properties

حبیبی،علی

نقش آرا،حمید، استاد راهنما

محمدی عارف،ساجده، استاد اهنما

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی