سنتز و شناسايي لايه‌نازك شفاف و رساناي AZO با افزودني Nb از طريق روش سل ژل

كارشناسي ارشد

لايه‌هاي نازك، به پوشش‌هايي گفته مي‌شود كه ضخامت آن‌ها بين 50 تا 5000 آنگستروم باشد. در اين پوشش‌ها، از لايه‌هايي با دقت اتمي استفاده مي‌شود. اين لايه‌ها، با توجه به كاربردشان، مي‌توانند از جنس مواد فلزي، عايق و نيمه‌رسانا باشند. در اين پژوهش، لايه‌هاي نازك اكسيدروي (ZnO) آلاييده شده با Al و Nb از طريق روش سل ژل تهيه شدند. از استات‌روي، 2- متوكسي اتانول و مونو اتانول آمين، به ترتيب به‌عنوان پيش ماده، حلال و عامل كمپلكس‌كننده استفاده ‌شد. غلظت استات‌روي در 0.7 M و نسبت مقدار پايدارساز به ‌پيش ماده، در مقدار عددي يك (stabilizer⁄precocer=1 ) ثابت نگه داشته شدند. براي ايجاد ناخالصي در لايه‌هاي نازك، از كلريد آلومينيوم و كلريد نيوبيوم، به‌عنوان اولين و دومين آلاينده، استفاده ‌شده است. غلظت يون‌هاي آلومينيوم در تمامي لايه‌ها ثابت و برابر 1% اتمي در نظر گرفته شد. براي بررسي اثر دومين آلاينده، غلظت نيوبيوم از 0% تا 4% اتمي، تغيير داده شد. بعد از تهيه لايه‌هاي نازك، خواص ساختاري، نوري و الكتريكي آن‌ها، توسط ابزارهاي XRD، FT-IR، UV-Vis DRS، FE-SEM و دستگاه چهارنقطه، مورد بررسي قرار گرفت. مطالعه تصاوير FE-SEM نشان داد كه حضور عنصر Nb به‌عنوان يك آلاينده، منجر به تحريك رشد نانو ميله‌ها در سطح لايه‌هاي نازك مي‌شود و با افزايش مقدار Nb، چگالي نانو ميله‌ها بر سطح لايه نازك افزايش مي‌يابد. نمونه با 2% اتمي از آلايندگي نيوبيوم را مي‌توان نقطه مرزي ميان دو روند متفاوت از هم‌راستايي نانو ميله‌ها به‌حساب آورد. بررسي الگوهاي XRD نشان داد كه آرايش نانو ميله‌ها تأثير به‌سزايي بر روي شدت پيك (2 0 0) دارد، به‌طوري‌كه با افزايش جهت‌گيري تصادفي در نانو ميله‌ها، شدت پيك )2 0 0) كاهش مي‌يابد. در ادامه، با مطالعه عبورپذيري نوري لايه‌هاي نازك در محدوده فرابنفش – مرئي، مشخص گرديد كه متوسط عبور پذيري نوري با افزايش چگالي نانو ميله‌ها كاهش مي‌يابد. البته متوسط عبور پذيري نمونه‌ها، حتي در نمونه 4%، بيشتر از 70% در گستره طول‌موج مرئي مي‌باشد. همچنين شكاف انرژي در تمامي نمونه‌ها با افزايش حضورNb+5، از مقدار eV 28/3 به eV 23/3 كاهش مي‌يابد. مطالعه مقاومت الكتريكي نمونه‌ها توسط دستگاه چهارنقطه نشان داد كه به‌طوركلي حضور Nb+5 در نمونه‌ها منجر به كاهش مقاومت الكتريكي سطحي مي‌شود. كمترين مقاومت سطحي Ω/Sq) 38/3) در نمونه‌اي با درصد آلايندگي 1% نيوبيوم اندازه‌گيري شد. همچنين فعاليت فوتوكاتاليستي لايه‌هاي نازك توليدشده براي حذف آلاينده متيلن بلو از محيط آبي، مورد بررسي قرار گرفت. نتايج به‌دست‌آمده نشان داد كه نمونه با 3% نيوبيوم بالاترين عملكرد تخريب فوتوكاتاليستي را داراست. واژه‌هاي كليدي: لايه نازك، اكسيدروي، سل ژل، مقاومت سطحي،

191018

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر محبوبه رباني

مهندسي نانوفناوري - نانومواد

دكتر صادق صادق زاده