بررسی نقش آلاییدن عناصر فلزی بر خواص الکتریکی میکرو/ نانوساختارهای zno

امروزه ساختارهای بلوری با ابعاد نانویی مانند نانوسیم ها و نانو میله ها، به دلیل ویژگی های بی نظیرشان در کاربردهای الکترونیکی و اپتیکی، موضوع مطالعه گسترده به شمار می آیند. افزایش نیاز به ساخت ساختارهای ابزاری کوچکتر ما را به سمت مطالعه و تحقیق در مورد نانوساختارها سوق می دهد. مورفولوژی های بی نظیر نانوساختارها نشان می دهند که آن ها برای کاربردهای متنوعی مانند سنسورهای گازی، آشکارسازهای نوری، گسیلنده های نوری، ترانزیستورها، نوسانگرهای فرکانس بالا و موجبرها مناسب هستند. در این میان، اکسید روی یک نیم رسانای ترکیبی گروه ii-vi با گاف انرژی مستقیم ev 3.37 می باشد که چندین مزیت نسبت به نیم رساناهای ترکیبی دیگر دارد از جمله گاف انرژی پهن و مستقیم، انرژی اکسایتونی بالا، پایداری شیمیایی و مکانیکی و زیست سازگاری. نانو ذرات zno به طور وسیع در نقاشی، صنعت لاستیک، صنعت لوازم بهداشتی و غیره استفاده می شوند. در حالی که ساختارهای بلوری اکسید روی در مبدل های پیزوالکتریک، وریستورها، لایه های رسانای شفاف، دیوهای گسیلنده نور، سلول های خورشیدی و حسگرهای گازی به کار می روند. لایه های zno در شرایط معمول رسانندگی نوع n را نشان می دهند، که به حضور یون های h و zn بین نشین نسبت داده می شود. رسانندگی و شفافیت نانو ساختارهای اکسید روی با اضافه کردن ناخالصی های عناصر گروه iii افزایش می یابد. از میان این عناصر in به عنوان بهترین آلاینده شناخته می شود به دلیل اینکه کمترین مقاومت الکتریکی نانوساختارها را به دست می دهد. نانوساختارهای zno با روش های مختلف لایه نشانی از قبیل تبخیر خلأ، لایه نشانی بخار شیمیایی، اسپاترینگ، لایه نشانی تبخیر لیزری و تجزیه حرارتی اسپری به دست می آیند. از آن جاییکه در بسیاری از مقالات، روش اسپری در لایه نشانی لایه های اکسید شفاف و رسانا موفق بوده است ما در این پروژه این روش را به منظور لایه نشانی استفاده کردیم. در این پایان نامه ابتدا خواص ساختاری و الکتریکی، کاربردهای مختلف و برخی روش های لایه نشانی اکسید روی مرور شده است. سپس بخش تجربی شامل سنتز نانوساختارها و بررسی خواص الکتریکی آن ها ارائه شده است. تا کنون مطالعات بسیاری به منظور تهیه نانو ذرات و نانوساختارهای اکسید روی به روش اسپری صورت گرفته است. ما در این پروژه توانستیم با کمی تغییر در روش اسپری و فرایند لایه نشانی با استفاده از محلول استات روی نانو میله های zno با مقطع شش گوشی را لایه نشانی کنیم. ابعاد نانومیله ها با کنترل پارامترهای مختلف قابل تنظیم می باشند. خواص ساختاری نمونه ها با استفاده از تصاویر sem و طیف xrd آن ها بررسی شدند. بررسی خواص الکتریکی نانوساختارهای اکسید روی به روش الکترود گذاری با استفاده از چسب نقره بر روی لایه ها انجام گرفت. سپس با اندازه گیری مقادیر i-v و رسم منحنی و تغییر برخی از پارامترهای موثر بر مقاومت سطحی نتایج مربوطه ارائه شدند. همچنین مقاومت سطحی لایه های zno آلائیده با in 1، 3 و 5 درصد نیز اندازه گیری شد و کمترین مقاومت از آلایش ? 3 به دست آمد. انرژی فعال سازی نمونه های بدون آلایش و آلائیده از طریق رسم منحنی جریان بر حسب دما در یک ولتاژ ثابت به دست آمدند. شرح کامل آزمایش ها و بررسی خواص ساختاری و الکتریکی نانوساختارهای zno در فصل های 3 و 4 آمده است.