ساخت پودر نانومتری اکسید روی و بررسی ویژگی پیزوالکتریکی آن

اکسید روی، zno، یک ماده ی نیم رسانای نوع n است که به دلیل ویژگیهای الکتریکی، اپتیکی و پیزوالکتریکی آن امروزه مورد توجه بسیار زیادی قرار گرفته است و در موارد گوناگون مانند لایه های رسانای شفاف، ابزارهای اپتوالکترونیک، دیودهای گسیلنده ی نور و ابزارهای پیزوالکتریک کاربرد دارد.در این پژوهش نانوذرات اکسید روی با روش مکانوشیمیایی و پخت پس از آن تهیه شد. در سرامیکهای بس بلور چون دانه ها جهت گیری کاتوره ای دارند، حتی اگر هر یک از دانه ها پیزوالکتریک باشد، ماده نمی تواند اثر پیزوالکتریک را نشان دهد. اما اگر سرامیک فروالکتریک باشد، بردار قطبش خود به خودی هر دانه می تواند با کاربست یک میدان الکتریکی با میدان همسو شده و ماده ویژگی پیزوالکتریک پیدا کند. اما چون zno یک ماده ی نافرو الکتریک است، فرآیند قطبی کردن برای آن ممکن نیست. به همین دلیل نانوذرات اکسید روی آلاییده با لیتیوم zn1-xlixo با غلظت های 0/15=x و 0/25=x تهیه شدند تا بتوان آنها را قطبی کرد. الگوی xrd ی نمونه ها نشان داد که قله های پراش نمونه های آلاییده به سمت زاویه های بزرگ تر جا به جا شده اند که نشانگر کاهش ثابت شبکه است. همچنین وجود حلقه ی پسماند الکتریکی و وجود قله در نمودار ظرفیت الکتریکی نمونه ها بر حسب دما، نشانگر وجود ویژگی فروالکتریک در نمونه های آلاییده است. دمای کوری برای نمونه های zn1-xlixo برای غلظت های 0/15=x و 0/25=x به ترتیب 303 و 302 کلوین اندازه گیری شد. همچنین نمودار مقاومت الکتریکی نمونه ها بر حسب میدان الکتریکی اندازه گیری شد. سپس نمونه ها در میدان الکتریکی dc به بزرگی mv/m 4 و در دماهای گوناگون بین دمای اتاق تا 340 کلوین در مدت زمان های گوناگون بین 20 تا 120 دقیقه قرار گرفتند. اما هیچ یک از نمونه ها از خود ویژگی پیزوالکتریک نشان ندادند.اگر لایه ی بس بلور اکسید روی به گونه ای رشد کند که محور قطبی همه ی دانه ها در جهت عمود بر صفحه ی بستر قرار گیرند، لایه ی بس بلور مانند لایه ی تک بلور آن پاسخ الکترومکانیکی نشان می دهد. به همین دلیل لایه های نازک اکسید روی با هدف رشد ترجیحی (002) با دو روش تبخیر با پرتو الکترونی و کندوپاش rf تهیه شدند. لایه های نازک اکسید روی تهیه شده به روش کندوپاش ، رشد ترجیحی مورد نظر را پیش از بازپخت داشتند به گونه ای که در الگوی xrd آنها، تنها قله ی پراش مربوط به صفحه های (002) وجود داشت. بازپخت این لایه ها، باعث افزایش بلندی قله ی پراش، افزایش مقاومت ویژه و همچنین کاهش تنش شد. اما برای لایه های نازک تهیه شده در این پژوهش، هیچ تشدیدی در گستره ی بسامدی بین khz 9 تا ghz 3 که گستره ی بسامدی کار دستگاه تحلیل گر طیفی موجود در دانشگاه اصفهان است، آشکار نشد. بالا بودن ظرفیت الکتریکی لایه ها و همچنین پایین بودن فاکتور کیفیت می توانند دلیل هایی باشند که مانع از آشکار شدن بسامدهای تشدید و ضدتشدید لایه ها شدند.