ساخت و بررسی خواص ساختاری، نوری و مغناطیسی نانوذرات اکسید روی

تحقیق حاضر از دو بخش تشکیل شده است. در بخش اول به ساخت و بررسی خواص ساختاری و نوری نانوذرات اکسید روی خالص پرداخته شده است و در بخش دوم اثر آلایش عنصر فلز واسطه ی fe در ترکیب اکسید روی بر روی خواص ساختاری، نوری و مغناطیسی این ترکیب بررسی شده است. نانوذرات اکسید روی خالص و آلاییده با استفاده از روش جدید تجزیه ی حرارتی استات ها در حضور اسید سیتریک تولید شدند. بعد از ساخت ترکیب اکسید روی خالص به بررسی اثر پارامترهای مختلف ساخت از قبیل زمان آسیاب کاری، دمای پخت و زمان پخت بر روی اندازه ی دانه ها و میزان ناخالصی های مولکولی موجود در ترکیب پرداخته شد. همچنین اثر دمای پخت بر خواص نوری اکسید روی نیز بررسی شد. با آنالیز طیف پراش پرتو ایکس شکل گیری ساختار ورتسایت این ترکیب بدون تشکیل هیچگونه ناخالصی قابل مشاهده ای مشخص نشد. با استفاده از رابطه ی دیبای-شرر تغییرات اندازه ی دانه ها با تغییر پارامترهای مختلف ساخت بررسی شد. میزان ناخالصی های کربنی موجود در نمونه ها نیز با آنالیز طیف ft-ir نمونه ها بررسی شد. مقایسه ی طیف جذبی در ناحیه ی فرابنفش-مرئی نمونه های پخت شده در دماهای مختلف نشان داد که با کاهش دمای پخت و در نتیجه کاهش اندازه ی ذرات گاف انرژی بزرگ تر می شود که این افزایش گاف انرژی با کاهش اندازه ی ذرات به اثرات کوانتومی ناشی از بیش از حد کوچک شدن اندازه ی نانوذرات نسبت داده می شود. آنالیز طیف pl نمونه های پخت شده در دماهای مختلف وجود نقایص نقطه ای از قبیل تهی جاهای اکسیژن و روی میان شبکه ای در نمونه ها را نشان داد. در قسمت بعد ترکیبات zn1-xfexo با 03/0، 05/0، 075/0 و 1/0 =x ساخته شد و خواص ساختاری، نوری و مغناطیسی آنها بررسی شد. آنالیز طیف xrdی این ترکیبات نشان داد که همه ی نمونه ها دارای ساختار ورتسایت هستند و تا آلایش 10 درصد fe وارد ترکیب شده است و هیچگونه فاز ناخالصی تشکیل نشده است. آنالیز طیف ft-ir نمونه ها نشان داد که با افزایش میزان آلایش به دلیل جانشینی fe در جایگاه zn و در نتیجه کاهش میزان پیوندهای znoی موجود در نمونه، شدت پیک مربوط به پیوند zno کاهش می یابد. طیف pl نمونه های آلاییده نیز نشان داد که با افزایش میزان آلایش، میزان تهی جاهای اکسیژن در ترکیب کمتر می شود و خواص نوری نمونه بهبود می یابد. با اندازه گیری های مغناطش بر حسب میدان مغناطیسی در دمای اتاق نمونه ها دیده شد که نمودار m-h همه ی نمونه ها دارای حلقه پسماند هستند، در نتیجه همه ی نمونه های ساخته شده در دمای اتاق فرومغناطیس هستند. همچنین منحنی m-h نمونه ی آلاییده با 10 درصد آهن، کاهش میزان مغناطش با افزایش دمای اندازه گیری را نشان می دهد.