بررسی اثر آلایش نانوساختارهای اکسید روی با کادمیوم رشدیافته به روش تجزیه حرارتی بر عملکرد آشکارساز‎ ‎نوری فرابنفش

اکسید روی با داشتن ویژگی هایی مانند گاف‎ ‎نواری‎ ‎پهن eV 37/3 و‎ ‎انرژی‎ ‎بستگی اکسیتونی‎ ‎بزرگ meV 60، قابلیت‎ ‎کاربرد‎ ‎به عنوان‎ ‎آشکارساز‎ ‎نوری‎ ‎فرابنفش را دارد. نانوساختارهای‎ ‎اکسید روی به علت افزایش‎ ‎نسبت‎ ‎سطح‎ ‎به‎ ‎حجم نقش مهمی در بهبود‎ ‎خواص‎ ‎پاسخ‎ ‎نوری‎ ‎آشکارساز‎ ‎دارند [1]. از طرفی آلایش نانوساختارهای یک بعدی می تواند موجب افزایش غلظت حامل ها و در نتیجه کاهش مقاومت الکتریکی و بهبود رسانایی نانوساختار شود. با آلایش کادمیوم می توان گاف نواری را تغییر داد در حالی که ساختار کریستالی و پارامترهای شبکه اکسید روی حفظ شود. به همین جهت کادمیوم یکی از انتخاب های امیدبخش در زمینه ساخت افزاره ها بر پایه اکسید‎ ‎روی می باشد [2]. رشد نانوساختارهای اکسید‎ ‎روی آلاییده با کادمیوم با غلظت های آلایش متفاوت 0%، 3%، 5% و 7% به روش‎ ‎تجزیه‎ ‎حرارتی که دارای‎ ‎مزایایی‎ ‎مانند سهولت و سرعت رشد، مقرون‎ ‎به‎ ‎صرفه بودن و عدم نیاز به کاتالیست است، انجام شد [3]. 3 گرم از استات روی دوآبه و نسبت مشخصی از استات کادمیوم دوآبه در بوته ای از جنس آلومینا ریخته‎ ‎شد و به مدت h 12در کوره‎ ‎الکتریکی با دمای ‎°C‎ 300 قرار‎ ‎گرفت. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی نمونه ها نشان‎ ‎می دهد که ساختارها به شکل نانومیله هستند و با افزایش میزان ناخالصی، اندازه نانومیله ها افزایش یافته است. برای ساخت آشکارساز چند قطره از نانوساختارهای پخش شده در آب دیونیزه بر روی شیشه پوشیده با الکترود آلومینیوم چکانده شد. بررسی منحنی جریان-ولتاژ و جریان-زمان نمونه ها در تاریکی و تحت تابش فرابنفش نشان می دهد که با افزایش غلظت آلایش، جریان نوری افزایش و سرعت پاسخ کاهش می یابد. این موضوع را می- توان به اندازه نانومیله ها نسبت داد. با افزایش غلظت آلایش، اندازه نانومیله ها افزایش و مرزدانه ها کاهش می یابد. مرز دانه ها شامل دام- هایی هستند که می تواند حامل ها را گرفتار کند،‎ ‎بنابراین افزایش اندازه دانه باعث افزایش جریان نوری می شود [4]. همچنین قطر بزرگ تر نانومیله ها باعث تاخیر در بازجذب مولکول های اکسیژن از روی سطح می شود، زیرا حامل های‎ ‎نوری‎ ‎تولید‎ ‎شده بر روی سطح زمان‎ ‎بیشتری‎ ‎را‎ ‎برای‎ ‎نفوذ‎ ‎نیاز‎ ‎دارند و سرعت‎ ‎پاسخ‎ ‎آشکارساز‎ ‎کاهش می یابد [5].

Keywords:

آشکارساز نوری فرابنفش , نانوساختار یک بعدی , اکسید روی , تجزیه حرارتی