ساخت نانوساختار zno به روش افشانه داغ و بررسی خواص اپتوالکترونیکی آن

در این پژوهش رشد و مشخصه یابی و آشکارسازی نوری لایه های اکسید روی مورد بررسی قرار گرفت. رشد لایه های اکسید روی به روش افشانه داغ و با استفاده از دو نوع محلول اولیه شامل کلرید روی و استات روی دوآبه انجام شد. اثر غلظت محلول اولیه، دمای لایه نشانی، آلایش نیتروژن و نوع دستگاه تولید ذرات ریز محلول اولیه بر رشد و مشخصه های لایه های اکسید روی رشد یافته با هر یک از محلول اولیه کلرید روی و استات روی دوآبه مورد مطالعه قرار گرفت. مشخصه های بلوری، ریخت شناسی لایه، عبور نوری، نورتابی، مقاومت الکتریکی، نوع رسانندگی و همچنین آشکارسازی نوری لایه ها تحت تابش فرابنفش nm325 بررسی شد. استفاده از محلول اولیه کلرید روی منجر به رشد میله های اکسید روی بر زیرلایه شیشه می شود. افزایش غلظت محلول اولیه در این لایه ها باعث افزایش طول میله ها و کاهش عبور نوری در لایه می شود. تغییر دمای زیرلایه در محدوده °c400 تا °c550، رشد میله ها را در دمای بالای °c500 نشان می دهد. افزایش دما از °c500 به °c550 باعث کاهش قطر و افزایش طول میله ها می شود. افزایش دمای زیرلایه، کاهش عبور نوری در ناحیه مرئی و افزایش مقاومت الکتریکی لایه را به دنبال دارد. بررسی رسانندگی نوری فرابنفش میله های اکسید روی در دمای °c500 نشان می دهد که پاسخ نوری لایه در v5، a/w 012/0 است. آلایش نیتروژن میله های اکسید روی با نسبت اتمی متفاوت n/zn در دمای زیرلایه°c 500 انجام شد. میله های اکسید روی با رسانندگی نوع p در نسبت اتمی 2 و 1 n/zn= به دست می آید. غلظت حفره در 1 n/zn=، 3-cm 1016×36/1 است. طیف نورتابی لایه های تهیه شده از محلول کلرید روی دارای یک قله گسیل در ناحیه فرابنفش و دو قله گسیل آبی و سبز در ناحیه مرئی است. طیف پراش اشعه ایکس نشان می دهد که رشد لایه های آلاییده و غیر آلاییده تهیه شده از محلول اولیه کلرید روی به صورت چندبلوری و در ساختار هگزاگونال وورتزیت است. رشد ترجیحی بلور در راستای محور c است. لایه هایی که از محلول اولیه استات روی دو آبه تهیه شدند شامل دانه هایی هستند که اندازه آنها با افزایش غلظت محلول اولیه افزایش می یابد. انرژی گاف لایه ها با افزایش غلظت از ev 37/3 برای m1/0 به ev 19/3 برای m 4/0 کاهش پیدا می کند. اندازه گیری مقاومت الکتریکی لایه ها کمترین مقاومت ویژه (.cm? 09/2) را برای لایه m 3/0 نشان داد. پاسخ نوری لایه ها به تابش فرابنفش در v5 در محدوده a/w 086/0 تا a/w 287/0 است. تغییر دمای زیرلایه نشان می دهد که لایه های اکسید روی در دمای بیشتر از °c200 تشکیل می شوند. مطالعه تصاویر fesem از سطح لایه هایی که در دمای متفاوت رشد کرده اند نشان می دهد که سازوکار رشد لایه در دمای بالاتر از °c400 به صورت cvd است. این لایه ها دارای عبور نوری بالا در ناحیه مرئی هستند. کمترین مقاومت سطحی مربوط به لایه ای است که در دمای °c400 رشد کرده است. استفاده از نبولایزر پزشکی باعث رشد لایه ضخیم تر و با اندازه دانه بلوری بیشتری می شود. پیوندگاه نامتجانس zno/p-si از رشد لایه اکسید روی بر زیرلایه p-si به دست می آید. این پیوندگاه دارای رفتار یکسوسازی است. پاسخ نوری پیوندگاه در v5- به تابش فرابنفش، کمتر از پاسخ رساننده های نوری لایه اکسید روی بر زیرلایه شیشه است ولی سرعت پاسخ نوری آن بیشتر از رساننده های نوری است. پیوندگاه p-zno/p-si از رشد لایه zno:n به عنوان لایه اکسید روی نوع p بر زیرلایه si ایجاد می شود. این پیوندگاه دارای رفتار یکسوساز وارون است. پاسخ دیود نوری p-zno/p-si در v5 ازzno/p-si در v5- بیشتر و برابر a/w 125/0 است. همچنین بیشترین سرعت پاسخ در این پژوهش مربوط به پیوندگاه p-zno/p-si است. جریان دیود نوری این پیوندگاه در پی اعمال (قطع) تابش فرابنفش در v5 در مدت زمان کمتر از s 1 به %90 (%10) مقدار اشباع افزایش (کاهش) می یابد.