لایه نشانی و مطالعه ی خواص ساختاری، الکتریکی، اپتیکی و الکتروکرومیک لایه های نازک نانوساختار اکسید وانادیوم و اثر آلاینده ها (گوگرد و فلوئور) بر روی این خواص

در این پژوهش لایه های نازک اکسید وانادیوم روی بستر شیشه با استفاده از روش اسپری پایرولیزیز با انتخاب پارامترهای متفاوت دمای بستر (300، 350، 375، 400، 450، °c 500)، غلظت¬ محلول اولیه (0/05، 0/1، 0/15، mol/lit 0/2) و آهنگ¬ لایه نشانی (3، 5، 7، ml/min 10) رشد یافتند. مطالعه و بررسی اثر پارامترهای لایه نشانی روی خواص ساختاری لایه¬های نازک اکسید وانادیوم نشان داد که برای تشکیل فاز بتا-پنتاکسید وانادیوم با ساختار چارگوشی، بهترین دمای بستر دمای oc450، بهترین غلظت محلول اولیه mol/lit 0/1و بهترین آهنگ لایه نشانی ml/min 5 است. مطالعه و بررسی کامل¬تر پارامترهای لایه¬نشانی بهینه نشان می¬دهد فاز آلفا-پنتاکسید وانادیوم در دمای بستر oc450، غلظت¬های بالاتر از mol/lit 0/2 و آهنگ اسپری ml/min 5 تشکیل می¬شود. مطالعه خواص اپتیکی نمونه¬ها نشان داد، گاف اپتیکی نمونه¬ها تغییر ناچیزی دارد و بیشترین عبور اپتیکی مربوط به نمونه تهیه شده در دمای °c450 و غلظت محلول اولیه mol/lit 0/1 و آهنگ ml/min 5 است. لایه تهیه شده با دمای °c300 و غلظت محلول اولیه mol/lit 0/2 و آهنگ اسپری ml/min 5 دارای الکتروکرومیسم یک مرحله¬ای و کمترین سطح چرخه ولتامتری است. در حالی¬که نمونه با دمای بستر °c450 و غلظت mol/lit 0/1 و آهنگ اسپری ml/min 5 دارای بیشترین سطح چرخه ولتامتری با الکتروکرومیسم دو مرحله¬ای است. مطالعه وابستگی دمایی مقاومت لایه¬ها نشان می¬دهدکه نمونه تهیه شده در دمای بستر 450 و غلظت mol/lit 0/1 و آهنگ اسپری ml/min 5 دارای کمترین دمای گذار از حالت نیمرسانا به رسانا (حدود °c 278) است. اثر آلاینده¬های گوگرد و فلوئور نیز بر روی خواص فیزیکی پنتاکسید وانادیوم بررسی ¬شد. برای این منظور نمونه های اکسید وانادیوم آلاییده با عناصر گوگرد و فلوئور روی بستر شیشه با استفاده از روش اسپری پایرولیزیز در دمای بستر °c400، غلظت¬ محلول اولیه mol/lit 0/1 و آهنگ¬ لایه نشانی ml/min 5 با درصدهای متفاوت تهیه شدند. حضور ناخالصی گوگرد در پنتاکسید وانادیوم سبب می-شود که این لایه¬ها به سمت آمورف شدن میل کنند و هم¬چنین باعث کوچک شدن اندازه نانوتسمه¬ها می¬شود. با افزایش ناخالصی s گاف اپتیکی، میزان عبور اپتیکی و مقاومت ویژه نمونه¬ها افزایش می¬یابد. این ناخالصی دمای¬گذار نیمرسانا / فلز را در پنتاکسید وانادیوم کاهش می¬دهد و هم¬چنین سبب قوی¬تر شدن و نزدیکتر شدن دو قله اکسایش و کاهش می¬شود. ناخالصی فلوئور باعث کاهش بلورینگی در پنتاکسید وانادیوم می¬شود. هم¬چنین نمونه¬های آلاییده دارای اندازه بلورک¬ و نانوتسمه¬ی کوچکتری بوده که با افزایش در صد ناخالصی فلوئور اندازه آنها بزرگتر می¬شود. افزایش این ناخالصی سبب کاهش میزان عبور، گاف اپتیکی و مقاومت ویژه می¬شود. حضور فلوئور در پنتاکسید وانادیوم سبب افزایش دمای گذار نیمرسانا / رسانا می¬شود. تنها دمای گذار نمونه پنتاکسید وانادیوم با 60% فلوئور (°c 262) کمتر از نمونه پنتاکسیدوانادیوم خالص( °c 278) است. این ناخالصی در 5o2v باعث قوی¬تر شدن قله¬های اکسایش و کاهش، برگشت¬پذیری چرخه ولتامتری و تسهیل ورود و خروج یون لیتیم بین لایه الکتروکرومیک و الکترولیت می¬شود.