مشخصه یابی لایه های نانوساختار اکسیدروی رشد داده شده به روش سل- ژل

با پیشرفت فناوری در طی سالهای اخیر، توجه به سمت مینیاتوری کردن قطعات اپتوالکترونیکی و فناوری نانو روز افزون شده است. لایه های نازک از جمله ساختارهایی می باشند که با بروز نانو فناوری بیشترین تغییر و تحول را به خود اختصاص داده اند. در این پایان نامه لایه های نازک اکسید روی با ضخامت متوسط nm 200، نانو میله های با قطر 160 نانومتر و نانو ذرات با ابعاد 150 نانومتر به روش سل – ژل آماده شده اند. در سنتز لایه های نازک به روش سل- ژل پارامتر هایی از قبیل : دما و درجه اسیدی یا بازی ph، غلظت واکنش کننده ها و نوع پایدارساز، زمان و نوع حلال، که به پارامترهای سنتز موسوم هستند از اهمیت ویژه ای بر خوردار هستند. در این پایان نامه به منظور بدست آوردن شرایط بهینه سنتز لایه های نازک اکسید روی، اثر پارامترهای شیمیایی ( اندازه ph، اثر نوع حلال و اثر نوع پایدار ساز) و پارامتر های فیزیکی (تاثیر دمای خشک سازی، تاثیر دمای باز پخت، تاثیر نوع انباشت و عمر سل و درصد آلایش) بر خواص ساختاری و اپتیکی لایه های اکسید روی بررسی شده است. در طیف xrd ثبت شده از نمونه های ذاتی ساختار چند بلوری و شش وجهی اکسید روی با قله های مربوط به پراش از صفحات (002) و (101) و (100) بوضوح دیده می شود. همچنین در طیف پراش اشعه ایکس نوعی از نمونه های آلاییده شده با ناخالصی al سه قله ناشی از پراش از صفحات (100) و (002) و (101) مربوط به تشکیل ساختار شش وجهی اکسید روی مشاهده می شود. با مقایسه شدت قله های پراش مشخص می شود که راستای ترجیحی بلور راستای [002] می باشد. طیف تراگسیل، عبور متوسط 80% از این نمونه ها را نشان می دهد که با وارد کردن آلایش کاهش محسوسی پیدا می کند و برای همه ی نمونه ها لبه جذب در محدوده طول موجی nm 370 اتفاق می افتد که آلایش این لبه را به سمت طول موجهای بیشتر جابه جا می کند. با استفاده از داده های طیف تراگسیل گاف نواری اپتیکی، ضریب شکست، تخلخل و ضخامت لایه ها محاسبه شده اند. برای بررسی مورفولوژی سطح نمونه ها تصاویر fesem آنها ثبت گردیده است. مورفولوژی سطوح لایه های نازک سنتز شده از یک الگوی نواری y شکل منظم با قطر متوسط500 نانومتر تبعیت می کند که با تغییر ph این نوارها کوچکتر و سطح یکنواخت تر می شود و همچنین تغییر نوع حلال باعث تغییر قطر و طول شاخه های y شکل می شود در حالی که تغییر نوع پایدارساز باعث یکنواختی سطح و از بین رفتن الگوی نواری می گردد. همچنین با آلایش نمونه ها قطر نوارها از حدود 300 تا 600 نانومتر تغییر می یابد. به منظور بررسی خواص الکتریکی نمونه های آلاییده مقاوت ویژه، تراکم حاملهای بار و رسانندگی آنها بررسی شده است. درتمام طیف های ثبت شده از نانو میله های اکسید روی رشد داده شده بر روی لایه های نازک اکسید روی، قلّه های ناشی از پراش از صفحات(002)، (100)، (101) و (102) مربوط به تشکیل ساختار شش گوشی اکسید روی بوضوح دیده می شوند. همچنین تصاویر fesem نانو میله های سنتز شده، میله هایی با قطر حدود 200 نانومتر و طول حدود 1 میکرون را نشان می دهند که با تغییر نوع زیر لایه مورد استفاده (شیشه ای، si و si/sio2 ) قطر میله ها به حدود 150 نانومتر کاهش می یابد. بررسی بیشتر قسمت های مختلف سطوح این نمونه ها تشکیل ساختارهای گل مانند زیبایی متشکل از میکرو میله های شش گوشی اکسید روی را نشان می دهد. در ادامه نانو ذرات اکسید روی نیز سنتز شدند. در طیف های ثبت شده همه نمونه ها، براحتی قلّه های نسبتاً باریک و تیز ناشی از پراش از صفحات (002)، (100)، (101)، (102)، (110)، (103) و (112) دیده می شوند که مربوط به تشکیل ساختار ششگوشی اکسید روی (چند بلوری) است. راستای ترجیحی رشد در این نمونه ها راستای [101] می باشد. ابعاد تقریبی ذرات در این نمونه ها با استفاده از تصاویر fesem حدود 150 نانومتر است که با توجه به اندازه متوسط بلورک ها که از طیف پراش اشعه ایکس بدست آمده است، نتیجه می گیریم که این ذرات می تواند از چند بلورک تشکیل شده باشد. بررسی بهتر خواص نانو ساختارهای رشد داده شده در این پایان نامه نیازمند به زمان و اندازه گیری های بیشتری می باشد. که متاسفانه در مدت انجام این پایان نامه مقدور نگردید.