طراحی و ساخت آشکارساز فرابنفش با استفاده از نانوذرات اکسید روی

آشکارسازهای فرابنفش کاربردهای صنعتی و محیطی زیادی از قبیل مونیتورینگ لایه ازن، پرتودرمانی، تشخیص شعله، سنسورهای زیستی و شیمیایی دارند. در سال های اخیر، آشکارسازهای فرابنفش با استفاده از مواد با گاف انرژی پهن ساخته شده اند. اکسید روی یک ماده نیمه هادی با گاف انرژی مستقیم و پهن (ev3/3) با انرژی اکسیتونی زیادی حدود mev60 می باشد. ساختار این ماده هگزاگونال ورتزیت است که قابلیت کاربرد برای سنسورهای گازی، دیودهای گسیل نور، لیزرهای فرابنفش و به خصوص آشکارسازهای فرابنفش را دارد. در این پایان نامه، نانوذرات zno با چهار روش شیمیایی محلول ( سونوشیمی، هیدروترمال، سل- ژل و حمام شیمیایی) سنتز و با تغییر شرایط سنتز مانند زمان و دمای واکنش نانوذراتی با اندازه و مورفولوژی های مختلف بدست آمده است. نانوذرات با آنالیز xrd، طیف سنجی uv و اسپکتروسکوپی ft-ir مشخصه یابی شدند. و مورفولوژی آنها، توسط تصاویر sem تعیین شده و مورفولوژی نانوذرات سنتز شده با روش سونوشیمی صفحه ای شکل بوده درحالیکه با روش هیدروترمال و سل-ژل به ترتیب نانوذرات میله ای و کروی حاصل شده است. نانوذرات حاصله در ناحیه فرابنفش جذب و در ناحیه مرئی عبور خوبی نشان می دهند. نانوذرات تهیه شده به روش سل- ژل، بسیار ریز بوده و خلوص بالایی نشان می دهند. همچنین استفاده از امواج فراصوت در طی فرایند سنتز، نانوذرات یکنواختی ایجاد می کند. از نانوذرات سنتز شده، آشکارساز فرابنفش تهیه شد و اثر تغییر شرایط واکنش، روی پارامترهای آشکارسازی آنها بررسی گردید. آشکارسازهای فرابنفش ساخته شده در این پروژه، با یک روش ساده و اقتصادی ساخته شده اند که ساختار آنها فلز-نیمه هادی– فلز بوده و در آن از الکترودهای مس لایه نشانی شده روی زیرلایه فایبرگلاس استفاده شده است و نانوذرات سنتز شده، روی این زیرلایه قرار می گیرند. با اعمال بایاس خارجی به آشکارسازهای ساخته شده، جریان تاریکی و جریان تحت تابش نور فرابنفش اندازه گیری شد. مشخصه جریان – ولتاژ این آشکارسازها، خطی بوده و جریان تاریکی کمی دارند. سایر پارامترهای آشکارساز این نمونه ها مانند پاسخ دهی، دتکتیویته، بهره و حساسیت نیز محاسبه شده است. اشکارسازهای ساخته شده با نانوذرات سنتز شده به روش سل- ژل نتایج آشکارسازی بهتری نشان می دهند به عنوان مثال، پاسخ دهی (a/w)467/31، بهره 806/177 و حساسیت 94400 برای یکی از نمونه ها مشاهده شده است. سریعترین پاسخ دهی برای دتکتورهای ساخته شده از نانوذراتی که به روش هیدروترمال سنتز شده بودند، مشاهده شده است که این پاسخ حدود ms100 (زمان رسیدن به جریان اشباع) برای تعدادی از نمونه ها ثبت شده است.