عنوان

بهینه سازی شرایط سنتز نانوساختارهای اکسید روی و مقایسه ویژگی های نوری و ساختاری آنها با نمونه حجمی

Number

پ۲۵۲۳۳

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

بهینه سازی شرایط سنتز نانوساختارهای اکسید روی و مقایسه ویژگی های نوری و ساختاری آنها با نمونه حجمی

First Statement of Responsibility

رضا ترکمانی قره ورن

Name of Publisher, Distributor, etc.

فیزیک

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۰

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۴۱ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

فیزیک، گرایش نانوفیزیک

Date of degree

۱۴۰۰/۰۶/۲۹

Text of Note

اکسید روی، نیم رسانایی با خواص فیزیکی منحصربه فرد، کاربردهای فراوانی در زمینه های مخلتف دارد. از جمله کاربرد های آن می توان به استفاده در الکترودها، صنعت لاستیک، سلول های خورشیدی، حسگرهای گازی ، آشکارسازهای نوری، کاتالیزورها، تولید سوخت هیدروژن، حذف آلاینده ها و واریستورها اشاره کرد. در سال های گذشته نانوساختارهای متنوع زیادی از اکسید روی تهیه شدند. روش های متنوعی برای تولید آزمایشگاهی اکسید روی به صورت توده ای، نانوذرات، نانومیله ها، نانولوله ها، نانوسیم ها، لایه های نازک و غیره پیشنهاد شده است. در تحقیق حاضر، نانوساختارهای اکسید روی شامل نانوذرات، نانومیله ها و لایه های نازک اکسید روی تهیه شدند. ویژگی های ساختاری و نوری نانوساختارهای تهیه شده در دو بخش بررسی گردیدند. در بخش اول به ویژگی های ساختاری نمونه ها پرداخته شد. اندازه بلورک های بدست آمده برای نانوذرات اکسید روی توسط رابطه شرر و ویلیامسون – هال نشان دهنده افزایش اندازه نانوذرات با افزایش دمای کلسینه شدن است. همچنین نانوذرات اکسید روی بدست آمده با استفاده از پیش ماده نیترات روی چهارآبه دارای اندازه های بزرگتری نسبت به نانوذرات اکسید روی بدست آمده با استفاده از پیش ماده استات روی دوآبه می باشند. نانومیله های اکسید روی دارای قله اصلی (002) با بیشینه شدت در الگوی پراش پرتو ایکس خود بودند که نشان دهنده هم راستایی نانومیله ها و رشد آنها در راستای محور c است. با افزایش غلظت پیش ماده محلول رشد، شدت قله (002) نیز افزایش می یابد. همچنین با افزایش pH محلول رشد، شدت قله (002) کاهش می یابد که کاهش در شدت قله اشاره به کاهش بلورینگی، کیفیت، قطر و طول نانومیله ها دارد. تصاویر SEM نانوذرات تایید کننده نتایج XRD نانوذرات مبنی بر افزایش اندازه نانوذرات اکسید روی با افزایش دمای کلسینه شدن است. همچنین طبق تصاویر SEM نانوذرات اکسید روی تهیه شده با استفاده از پیش ماده نیترات روی چهارآبه دارای اندازه های بزرگتری نسبت به نانوذرات اکسید روی تهیه شده با استفاده از پیش ماده استات روی دوآبه دارند که تایید کننده نتایج بدست آمده از XRD نانوذرات است. بهینه ترین دمای کلسینه شدن 600 درجه سانتی گراد بدست آمد. تصاویر SEM نانومیله ها جهت مندی و افزایش در قطر و طول نانومیله ها با افزایش غلظت پیش ماده را نشان دادند. همچنین با افزایش pH محلول رشد شاهد کاهش قطر و طول نانومیله ها می باشیم که نتایج بدست آمده در توافق کامل با نتایج XRD نانومیله ها می باشند. تصاویر SEM لایه های نازک اکسید روی نشان دهنده تفاوت در رشد لایه های نازک با زیرلایه متفاوت بود. اندازه متوسط بدست آمده از ذرات لایه های نازک اکسید روی برروی زیرلایه کوارتز نشان دهنده افزایش اندازه ذرات با افزایش دمای بازپخت می باشند. همچنین طبق تصاویر SEM بهینه ترین دما برای داشتن لایه ای یکنواخت بر هر دو زیرلایه سیلیکون و کوارتز دمای °C 600 بدست آمد. تصاویر AFM نشان داد ارتفاع و زبری متوسط سطح لایه های نازک با افزایش دمای بازپخت افزایش می یابد. ارتفاع و زبری متوسط سطح لایه های نازک با زیرلایه سیلیکون نسبت به لایه های نازک با زیرلایه کوارتز بیشتر بود. نتایجFT-IR نیز وجود پیوند اکسید روی را در نانوذرات اکسید روی تایید کردند. در بخش دوم این تحقیق ویژگی های نوری نمونه ها بررسی شدند. جهت بررسی ویژگی های نوری اکسید روی، آنالیز فوتولومینسانس (PL) و فرابنفش- مرئی (UV-Vis) برروی نمونه ها انجام شد. آنالیز فوتولومینسانس وجود نقص های ذاتی شامل تهی جای اکسیژن و روی و اتم های بینابینی اکسیژن و روی و همچنین انتشار نزدیک لبه باند در نانوذرات، نانومیله ها و لایه های نازک اکسید روی را تایید کردند. همچنین طیف UV-Vis لایه های نازک اکسید روی برروی زیرلایه کوارتز شفاف بودن آنها را در ناحیه مرئی تایید کرد و در دماهای مختلف بازپخت شکاف انرژی متفاوتی برای لایه های نازک بدست آمد

Text of Note

: ZnO, a semiconductor with unique physical properties, has many applications in various fields. Applications include electrodes, rubber industry, solar cells, gas and optical sensors, optical detectors, catalysts, hydrogen fuel production, pollutant removal and varistors. In recent years, a wide variety of nanostructures of zinc oxide have been developed. Various methods have been proposed for laboratory production of ZnO in bulk, nanoparticles, nanorods, nanotubes, nanowires, thin films, etc. In the present study, ZnO nanostructures such as nanoparticles, nanorods and thin films of ZnO were prepared. The structural and optical properties of nanostructures were investigated in two parts. In the first part, the structural properties of nanostructures were discussed. The size of crystals obtained for ZnO nanoparticles by Scherer and Williamson-Hall equations indicates an increase in nanoparticle size with increasing calcination temperature. Also, ZnO nanoparticles prepared using zinc nitrate tetrahydrate precursor have larger sizes than ZnO nanoparticles prepared using the zinc acetate dihydrate precursor. ZnO nanorods had a dominant peak (002) in their X-ray diffraction pattern, which indicates the alignment of the nanorods and Their growth is along the c-axis. As the concentration of the growth solution precursor increases, the intensity of the peak (002) also increases. Also, with increasing the pH of the growth solution, the peak intensity (002) decreases, which decrease in peak intensity indicates a decrease in crystallinity, quality, diameter and length of nanorods. SEM images of nanoparticles confirm the XRD results of nanoparticles that increase the size of ZnO nanoparticles by increasing the calcination temperature. Also, according to SEM images, ZnO nanoparticles prepared using zinc nitrate tetrahydrate precursor have larger sizes than zinc oxide nanoparticles prepared using zinc acetate dihydrate precursor, which confirms the results obtained from XRD nanoparticles. The optimum calcination temperature of 600 ° C was obtained. SEM images of nanorods showed correlation and increase in diameter and length of nanorods with increasing precursor concentration. Also, with increasing the pH of the growth solution, a decrease in the diameter and length of the nanorods occurs, which results are in complete agreement with the XRD results of the nanorods. SEM images of ZnO thin films showed differences in the growth of thin films with different substrates. The average particle size obtained from thin layers of ZnO on the quartz substrate indicates an increase in particle size with increasing annealing temperature. Also, according to SEM images, the optimum temperature for having a uniform layer on silicon and quartz substrates is 600 ° C. AFM images showed that the average height and roughness of the thin film surface

Variant Title

Optimization of synthesis conditions of zinc oxide nanostructures and comparison of their optical and structural properties with bulk sample

Entry Element

‏ترکمانی قره ورن،

Part of Name Other than Entry Element

‏‏ رضا

Relator Code

تهيه کننده

Entry Element

‏اصلی بیکی،

Entry Element

‏نقش آرا،

Entry Element

‏دربندی ،

Part of Name Other than Entry Element

‏‏ باقر

Part of Name Other than Entry Element

حمید

Part of Name Other than Entry Element

مسیح

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏ تبریز