اکسید روی (zno) به عنوان یک اکسید رسانای شفاف (tco)، یکی از مهم ترین نیمرسانا های ترکیبی ii-vi است. zno به طور ذاتی، یک نیمرسانا نوع n است؛ درحالی که برای ساخت قطعات اپتوالکترونیک شفاف، هر دو نوع رسانندگی n و p مورد نیاز است. در این رساله، نتایج مطالعات و کارهای تجربی در زمینه های ساخت، مشخصه یابی، و کاربردهای حسگری نانوساختارهای لایه نازک رسانای شفاف zno ارایه گردیده است. در بخش مطالعاتی، در چهار فصل اول، به ترتیب، مواد p-tco، رسانندگی نوع n و p در zno، نانوساختارهای zno، و کاربردهای حسگری tco ها مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل پنجم، در مورد روش های تجربی ساخت و مشخصه یابی بحث شده است. فصل ششم، که بخش اول کارهای تجربی است، راجع به نتایج ساخت به روش اسپری پایرولیزیز، مشخصه یابی خواص ساختاری، الکتریکی، اپتیکی، و کاربردهای حسگری لایه های نازک zno:cu (با تمرکز از 0 تا 20% اتمی مس) می باشد. پاسخ نمونه های بدون ناخالصی و با ناخالصی های متفاوت cu به no2 (گاز اکسیدکننده) به ترتیب، افزایش و کاهش در مقاومت الکتریکی را نشان داد؛ که این بیانگر رسانندگی نوع p در نمونه های با آلایش cu است. بررسی تاثیر h2 (گاز احیاکننده) در پاسخ نمونه های آلاییده این نتیجه را تایید کرد. طیف uv-vis نمونه ها، کاهش در پهنای گاف نواری zno را با افزایش تمرکز cu نشان داد. مطالعات xrd نشان داد که نمونه ها بس بلوری با ساختار ورتسایت شش گوش هستند. اندازه بلورک ها برای همه نمونه ها زیر nm 40 بود؛ و با افزایش میزان cu، این اندازه روند نزولی داشت. ریخت شناسی سطحی لایه ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مطالعه شد؛ و حضور cu نیز با طیف سنجی فوتوالکترون پرتو x (xps) تایید گردید. برای تایید رسانندگی نوع p لایه های zno آلاییده با cu، از اثر سیبک استفاده شد. منشاء رسانندگی نوع p به حفره های تولید شده توسط اتم های cu در جایگاه zn در ساختار zno نسبت داده شد. در فصل هفتم، بخش دوم کارهای تجربی آورده شده است؛ که به نتایج ساخت، مشخصه یابی و کاربردهای حسگری لایه های نازک نانومیله و نانوسیم zno می پردازد. نانوسیم های متصل به هم zno از طریق یک فرایند بدیع دو مرحله ای رشد داده شدند. در ابتدا، لایه بذری zno با دو روش کندوپاش rf و اسپری پایرولیزیز به ترتیب بر روی زیرلایه های کوارتز و شیشه لایه نشانی شدند. سپس، از این لایه های بذری برای رشد گرمابی zno استفاده شد. لایه های بذری تهیه شده به روش کندوپاش باعث رشد نانومیله های نسبتاً عمودی به قطر میانگینnm 80~ شدند؛ در حالی که لایه های بذری اسپری شده، آرایه هایی از نانوسیم های متصل به هم zno به قطر میانگین nm 15~ را تولید کردند. نانوسیم های zno به عنوان حسگر گاز no2 استفاده شدند، و پاسخ بسیار خوبی حاصل شد. در فصل پایانی، نتیجه گیری های کلی و یک سری پیشنهادات برای ادامه کار ارایه گردیده است.

ما در این پایان نامه به مطالعه مورفولوژی، خواص ساختاری و اپتیکی نمونههای اکسید تنگستن خالص رشد داده شده به روشهای اسپری پایرولیزیز و تبخیر حرارتی پرداخته ایم. برای این مشخصهیابیها بترتیب از دستگاههای میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (fesem)، پراش پرتو x (xrd)، طیف سنجی uv-vis و فوتولومینسانس (pl) استفاده کرده ایم. در نمونههای رشد یافته به روش اسپری پایرولیزیز از محلول تنگستات آمونیم، تهیه شده از پودر اکسید تنگستن خالص (99/9 درصد) استفاده شده است. پارامترهای متغیر در این تحقیق عبارتند از: دمای زیرلایه (300 تا 450 درجه سانتیگراد)، آهنگ اسپری (1، 5 و 18 میلی لیتر بر دقیقه)، دمای بازپخت (450 و 500 درجه سانتیگراد)، نوع زیرلایه (شیشه، سیلسکون و fto)، مولاریته محلول (01/0، 03/0 و 05/0 مولار)، حجم محلول (10، 30 و 50 میلی لیتر) و اثر اضافه کردن متانول به عنوان حلال. در این نمونهها تصاویر fesem حاکی از شکل گیری نانوذرات? نانو و میکروسیم و رشتههای در هم تنیده نسبتا منظم بر روی سطح زیرلایههاست. همچنین طیفهای xrd نشانگر ساختارهای آمورف و بسبلوری است. طیف عبوری نمونهها نشانگر شفاف بودن لایهها در گستره نور مرئی با گاف نواری غیر مستقیم در حدود 5/3 الکترون ولت می باشد. در نمونههای رشد یافته به روش تبخیر حرارتی بر روی ویفر سیلیکون، نانو ساختارهای wo3 با گرمایش پودر خالص wo3 در حضور گاز اکسیژن بدون استفاده از کاتالیست و یا افزاینده سنتز شدهاند. در این کار تاثیر فاصله زیرلایه تا بوته مورد بررسی قرار گرفت. تصاویر fesemحاکی از شکل گیری نمونهها به صورت دانهای و میکرومیلهای با قطر نانومتری (nm400~) در فاز بسبلوری با ساختار مونوکلینیک است. طیف pl این نمونهها در دمای اتاق عمدتا در دو ناحیه فرابنفش (ناشی از گذار بین نواری) و آبی (وابسته به نقایص بلوری) متمرکز بوده است.

سطح زندگی انسان ها نسبت به دهه های گذشته به علت انقلاب صنعتی رشد کرده است. این صنعتی شدن جنبه های منفی نیز دارد و آن نشر گازهایی است که محیط زیست را آلوده می کنند و سلامتی عموم را به خطر می اندازند. برای اندازه گیری میزان این آلودگی ها نیازمند حسگرهای گازی هستیم که برای گازهای مختلف از مواد حسگری مختلفی تهیه می شود. در این تحقیق ابتدا حسگر گازی بر پایه نانو الیاف های پلی-آنیلین به روش پلیمریزاسیون شیمیایی و سپس ترکیب نانو الیاف پلی آنیلین با اکسید روی به همان روش در حضور پودر اکسید روی ساخته شد. پس از خالص سازی پلی آنیلین و ترکیب پلی آنیلین/ zno در آب حل شد و روی زیر لایه های شیشه ای که الکترودهای طلا روی آنها لایه نشانی شده بود، به روش اسپین لایه نشانی شد. خواص ساختاری، اپتیکی و ریخت شناسی با استفاده از اندازه گیری های طیف سنجی uv-vis، طیف سنجی مادون قرمز (ft-ir)، آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی اثر میدانی (fe-sem) مورد بررسی قرار گرفتند. تصاویر fe-sem شکل گیری نانو الیاف پلی آنیلین را نشان دادند. پاسخ نمونه های تهیه شده نسبت به گاز آمونیاک، اتانول و استون در دمای اتاق به روش مقاومت سنجی مورد بررسی قرار گرفت. حسگرهای گازی ساخته شده حساسیت خوبی نسبت به گاز آمونیاک نشان دادند (در حدود 150%) اما پاسخ آنها نسبت به دو گاز اتانول و استون قابل چشم پوشی بود که بیان گر گزینندگی بالا به nh3 در مخلوط سه گاز فوق الذکر می باشد. به منظور افزایش حساسیت نمونه ها، لایه نازکی (در حدود nm 10) از طلا (au) و نیکل (ni) به عنوان کاتالیزور به روش تبخیر حرارتی در خلاء روی pani و ترکیب pani/zno لایه نشانی شد. مشاهده شد که حساسیت حسگرهایی که با طلا لایه نشانی شده است، برای پلی آنیلین تا حدود 3 برابر و حسگر کامپوزیت پلی آنیلین با اکسید روی تا حدود 2 برابر افزایش یافت.