لایه‌نشانی، مشخصه‌یابی و بررسی خواص الکتریکی نوری لایه نازک نانو ساختار اکسید روی آلاییده شده با منیزیم تهیه شده به روش سل – ژل

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

علی حیدری مقدم ¹ , مجتبی گندمکار ² , ساهره تفاخ ³

1 - مرکز تحقیقات مواد و انرژی، واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، ایران
2 - استادیار، گروه الکترونیک، دانشکده برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی جندی‌شاپور، دزفول، ایران
3 - دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی برق، گروه مهندسی برق، واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، ایران

تاريخ الإرسال : 24 الأحد , رمضان, 1441 تاريخ التأكيد : 12 الإثنين , محرم, 1442 تاريخ الإصدار : 03 السبت , محرم, 1442

الکلمات المفتاحية: اکسید روی, منیزیم, لایه نازک, سل ـ ژل, خواص فتوالکتریکی,

ملخص المقالة :

اکسید روی (ZnO) به عنوان ماده نیمه ‌رسانا با شکاف نواری مستقیم و پهن، اهمیت زیادی در ساخت قطعات الکترونیکی مانند ترانزیستورهای اثر میدانی و قطعات اپتو الکترونیکی نظیر دیود های نور گسیل و همچنین آشکار سازی نوری دارد. در این پژوهش با استفاده از لایه ‌نشانی به روش سل – ژل، پوشش ‌های لایه نازک از اکسید روی آلاییده شده با درصدهای مختلف منیزیم (6%، 8%، 10%) تولید شد. ایجاد لایه نازک به روش پوشش چرخشی بر زیر ‌لایه سیلیکونی (Si/SiO2) و همچنین الکترود ‌گذاری از جنس پلاتین بر روی زیر لایه صورت گرفت. به منظور سنتز ماده مذکور، لایه‌ های آماده شده به مدت 6 ساعت در دمای C ̊560 قرار گرفت. مشخصه ‌یابی لایه ‌های نازک با استفاده از پراش پرتو ایکس (XRD) و تصویر برداری میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام شد. نتایج حاصل از مطالعه و آنالیز تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان دهنده تشکیل نانو ساختار بهم چسبیده گل کلمی شکل است. در بررسی پراش پرتو ایکس نمونه ‌ها، فازهای Mg+2، ZnO،MgO مشاهده شد. بررسی خواص الکتریکی - نوری نشان داد با افزایش شدت تابش نور، رسانایی الکتریکی نمونه ‌ها افزایش می‌یابد. همچنین با بررسی حساسیت نوری مشاهده شد که در حالت 6% منیزیم حساسیت نوری بیشتر است.

المصادر:

[1] A. C. Mohan and B. Renjanadevi, "Effect of Zinc Oxide Nanoparticles on Mechanical Properties of Diglycidyl Ether of Bisphenol‐A", J. Material Sci. Eng., Vol. 5.291, pp. 1-5, 2016.

[2] K. J. Klabunde and R. M. Richards, Eds, Nanoscale Materials in Chemistry, John Wiley & Sons, 2009.

[3] M. A. Karimi, et al., "Synthesis and Characterization of Nanoparticles and Nanocomposite of ZnO and MgO by Sonochemical Method and Their Application for Zinc Polycarboxylate Dental Cement Preparation", International Nano Letters, Vol. 1, pp. 43-51, 2011.

[4] Z. Chen, et al., "Sythesis of Magnesium Oxide Doped Zno Nanostructures Using Electrochemical Deposition", Int. J. Electrochem. Sci., Vol. 7, pp. 10620-10626, 2012.

[ 5 ] ب. کوزه گر کالجی، م. موسایی، سنتز و بررسی خواص نوری و فتوکاتالیستی نانو ذرات اکسید روی آلاییده شده با سلسیم و تیتانیم، مواد نوین، دوره 8، شماره 32 ص. 71-81، 1397.

[6] A. Kołodziejczak-Radzimska and T. Jesionowski, "Zinc Oxide, from Synthesis to Application: a review", Materials, Vol. 7(4), pp. 2833-2881, 2014.

[7] M. Jančíková, R. Janiš, J. Krejčí, I. Hauerlandová, "Zinc Oxide Nanoparticles in Cosmetic Products", Advances in Environment, Biotechnology and Biomedicine, 2010.

[8] S. Baskoutas, "Special Issue: Zinc Oxide Nanostructures: Synthesis and Characterization", Materials, Vol. 11(873),

2018.

[9] S. V. Bangale and S. R. Bamane, "Synthesis Characterization and Electrical Properties of Nanocrystalline Zn:MgO by Combustion Route", Der Chemica Sinica, Vol. 2(5), pp. 22-29, 2011.

[10] M. Veith, et al., "Low Temperature Synthesis of Nanocrystalline Y3Al5O12 (YAG) and Ce-doped Y3Al5O12 via Different Sol–Gel Methods", Journal of Materials Chemistry, Vol. 9(12), pp. 3069-3079, 1999.

[11] H. Schmidt, et al., "The Sol-Gel Process as a Basic Technology for Nanoparticle-Dispersed Inorganic-Organic Composites", Journal of Sol-Gel Science and Technology, Vol. 19(1-3), pp. 39-51, 2000.

[12] M. Shkir, M. Arif, V. Ganesh, M. A. Manthrammel, A. Singh, I. S. Yahia, S. R. Maidur, P. S. Patil, S. AlFaify, “Investigation on Structural, Linear, Nonlinear and Optical Limiting Properties of Sol-Gel Derived Nanocrystalline Mg Doped ZnO Thin Films for Optoelectronic Applications”, Journal of Molecular Structure, 2018.

[13] L. Zong, Linqi, et al., "Nanopurification of Silicon from 84% to 99.999% Purity with a Simple and Scalable Process", Proceedings of the National Academy of Sciences, Vol. 112(44), pp. 13473-13477, 2015.

[14] G. M. Kale, et al., "Solid-State Electrochemical Sensor for Monitoring Mg in Al Refining Process", ECS Transactions, Vol. 1(13), pp. 1-11, 2006.

[15] K. Huang, et al., "Preparation and Characterization of Mg-doped ZnO Thin Films by Sol–Gel Method", Applied Surface Science, Vol. 258(8), pp. 3710-

123 مجله مواد نوین/ جلد 10 / شماره 4/ تابستان 1399

3713, 2012.

[16] A. Elhamidi, et al., "Investigation of (Mg-Al) Co-doped Zinc Oxide Thin Films for Photovoltaic Harvesting Energy Devices", IEEE 3rd International Renewable and Sustainable Energy Conference (IRSEC), 2015.

[17] A. Mahroug, et al., "Studies on structural, surface morphological, optical, luminescence and Uv photodetection properties of sol–gel Mg-doped ZnO thin films." Surface Review and Letters 26.03 (2019): 1850167.

[18] S. J. Priscilla, R. Daniel, Y. Dhakshayani, et al., “Effect of Magnesium Dopant on the Structural, Morphological and Electrical Properties of ZnO Nanoparticles by Sol–Gel Method”, Proceedings of Materials Today, 2020.

https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.07.005,

[19] M. Inoue and I. Hirasawa, "The

Relationship between Crystal Morphology and XRD Peak Intensity on CaSO4·2H2O", Journal of Crystal Growth, Vol. 380, pp. 169-175, 2013.

[20] R. Pena-Garcia, Y. Guerra, R. Milani, D. M. Oliveira, F. R. de Souza, E. Padron-Hernandez, “Influence of Ni and Sr on the Structural, Morphological and Optical Properties of ZnO Synthesized by Sol Gel" Optical Materials, Vol. 98, p. 109427, 2019.

[21] R. Pena-Garcia, Y. Guerra, R. Milani, D. M. Oliveira, F.R. de Souza, E. Padron-Hernandez. “Study on Structural and Optical Properties of Mn-doped ZnO Thin Films by Sol-Gel Method", Optical Materials, Vol. 98, p. 109657, 2020