نوع مقاله : پژوهشی

نویسنده

استادیار، گروه فیزیک، دانشگاه فرهنگیان، تهران، ایران.

چکیده

در این مقاله، نانوساختار میله‌ای شکل اکسید روی اولیه و دوپ شده با ذرات نیکل روی زیر لایه سیلیکون، به روش لایه نشانی لیزر پالسی (PLD) رشد داده شد. ویژگی‌های مورفولوژی، اپتیکی و الکتریکی نمونه‌ها با تکنیک‌های مختلف بررسی شد. تصویر مورفولوژی سطح زیر لایه نشان می‌دهد که نانومیله‌ها در جهت‌های کاتوره‌ای رشد یافته‌اند. ویژگی‌های اپتیکی مانند، میزان عبور نور، شکاف باند و فوتولومینسانس نمونه‌ها انجام شد. افزایش شکاف باند از 18/3 به 26/3 الکترون ولت و همچنین افزایش میزان عبور نور در نمودار اکسید روی دوپ شده با نیکل مشاهده می‌شود.
طیف فوتولومینسانس (PL) نمونه‌ها برای مطالعه عیوب در ساختارهای رشد داده شده، انجام گرفت. در طیف PL نمونه‌ها، دو قله 410 و 482 نانومتر نمایان است، که می‌تواند ناشی از تهی جای اکسیژن باشد. همچنین، عیوبی مانند تهی جای اکسیژن با توجه به قله‌های نمودار رمان (raman)، قابل مشاهده است. در نمودار رسانندگی بر حسب دما، برای دماهای بالای 300 درجه سانتیگراد، افزایش رسانندگی و حامل‌های بار قابل توجه است.
نتایج نشان می‌دهد که اکسید روی دوپ شده با ذرات نیکل، ویژگی‌های اپتیکی ZNO را افزایش داده و کاندیدای مناسبی برای کاربردهای اپتیکی - الکتریکی است. 

کلیدواژه‌ها

[1] Srivastava, A., N. Kumar, K. P. Misra & S. Khare (2014) Enhancement of band gap of ZnO nanocrystalline films at a faster rate using Sr dopant. Electronic Materials Letters, 10, 703-711. https://doi.org/10.1007/s13391-014-3131-9
[2] Ghanbari Shohany, B. & A. Khorsand Zak (2020) Doped ZnO nanostructures with selected elements - Structural, morphology and optical properties: A review. Ceramics International, 46, 5507-5520. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.11.051
[3] Dayan, N. J., S. R. Sainkar, R. N. Karekar & R. C. Aiyer (1998) Formulation and characterization of ZnO:Sb thick-film gas sensors. Thin Solid Films, 325, 254-258. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(98)00501-X
[4] Ayachi, M., F. Ayad, A. Djelloul, L. Benharrat & S. Anas (2021) Synthesis and Characterization of Ni-Doped ZnO Thin Films Prepared by Sol–Gel Spin-Coating Method. Semiconductors, 55, 482-490. https://doi.org/10.1134/S1063782621050043
[5] Elilarassi, R. & G. Chandrasekaran (2011) Synthesis, structural and optical characterization of Ni-doped ZnO nanoparticles. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 22, 751-756.
[6] Owoeye, A., E. Ajenifuja, A. Adeoye, G. Osinkolu & P. Popoola (2021) Microstructural and optical properties of Ni-doped ZnO thin films prepared by chemical spray pyrolysis technique.
[7] Rezabeigy, S., M. Behboudnia & N. Nobari (2015) Growth of ZnO Nanorods on Glass Substrate by Chemical Bath Deposition. Procedia Materials Science, 11, 364-369. https://doi.org/10.1016/j.mspro.2015.11.130
[8] Khomchenko, V., M. Sopinskyy, M. Mazin, V. Dan'ko, O. Lytvyn & Y. Piryatinskii (2019) The violet luminescence band in ZnO and ZnO-Ag thin films. Journal of Luminescence, 213, 519-524. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2019.04.045
[9] Taunk, P. B., R. Das, D. P. Bisen & R. k. Tamrakar (2015) Structural characterization and photoluminescence properties of zinc oxide nano particles synthesized by chemical route method. Journal of Radiation Research and Applied Sciences, 8, 433-438. https://doi.org/10.1016/j.jrras.2015.03.006
[10] Elilarassi, R. & G. Chandrasekaran (2013) Influence of Co-doping on the structural, optical and magnetic properties of ZnO nanoparticles synthesized using auto-combustion method. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 24, 96-105. https://doi.org/10.1007/s10854-012-0893-4
[11] Muktaridha, O., M. Adlim, S. Suhendrayatna & I. Ismail (2021) Progress of 3d metal-doped zinc oxide nanoparticles and the photocatalytic properties. Arabian Journal of Chemistry, 14, 103175. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2021.103175
[12] Sivakumar, V., D. Sivaganesh, J. N. Gopal, M. Muthuvinayagam, J. M. Kim, P. K. Kannan & S. Saravanakumar (2022) Enhancement of intrinsic green emission in phase pure ZnO. Physica B: Condensed Matter, 644, 414155. https://doi.org/10.1016/j.physb.2022.414155
[13] Feng, X., B. Lv, L. Lu, X. Feng, H. Wang, B. Xu, Y. Yang & F. Zhang (2021) Role of surface oxygen vacancies in zinc oxide/graphitic carbon nitride composite for adjusting energy band structure to promote visible-light-driven photocatalytic activity. Applied Surface Science, 562, 150106.
[14] [30] Acharya, A. D., S. Moghe, R. Panda, S. B. Shrivastava, M. Gangrade, T. Shripathi, D. M. Phase & V. Ganesan (2012) Growth and characterization of nano-structured Sn doped ZnO. Journal of Molecular Structure, 1022, 8-15. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2012.04.044
[15] Lins, A., A. G. Jerônimo, R. Barbosa, L. Neves, P. Trigueiro, L. C. Almeida, J. A. Osajima, F. A. Pereira & R. R. Peña-Garcia (2023) Facile Synthesis of Ni-Doped ZnO Nanoparticles Using Cashew Gum: Investigation of the Structural, Optical, and Photocatalytic Properties. Molecules, 28, 7772. https://doi.org/10.3390/molecules28237772