طراحي، شبيهسازي و ساخت نانوساختارهاي اكسيدروي به‌منظور بهبود مشخصات ديود نوري مبتني بر پيوند هيبريدي ارگانيكي/غير ارگانيكي

كارشناسي ارشد

اين پايان‌نامه شامل سه مرحله‌ي رشد، شبيه‌سازي اتمي نانوساختارهاي اكسيدروي و شبيه‌سازي افزاره‌هاي ديود نوري هيبريدي مبتني بر نانوساختارها هست. ابتدا به‌منظور بررسي تأثير نانوساختارهاي اكسيدروي بر روي ديودهاي گسيلنده‌ي نور هيبريدي، نانولوله‌هاي تك‌جداره‌ي زيگزاگ (0،3)، (0،4)، (0،5) و (0،6) به همراه نانوميله‌ي 7-حلقه با استفاده از نرم‌افزار Quantum ESPRESSO و محاسبات DFT شبيه‌سازي شده‌است. ويژگي‌هاي الكترونيكي و نوري اين نانوساختارها ازجمله ساختار باند الكتروني، چگالي حالات، تابع دي‌الكتريك، ضريب شكست، ضريب جذب، ضريب خاموشي، ضريب اتلاف، ضريب بازتابندگي و ضريب هدايت مورد بررسي قرار گرفته‌است. سپس نانوميله‌هاي اكسيدروي بر روي زيرلايه‌ي ITO/ZnO به روش حمام شيميايي و در دماي ℃85 و محلول mM 24 در زمان‌هاي مختلف رشد داده‌شده‌اند. مشخصه‌هاي ساختاري، الكتريكي و نوري اين نانوميله‌ها ازجمله اندازه‌ي دانه‌ها، طيف عبور و جذب لايه‌ها، كشش و كرنش آن‌ها در ضخامت‌هاي مختلف قبل و بعد از گرمادهي مورد بررسي و مقايسه قرارگرفته است. با توجه به طيف XRD به دست‌آمده، اوج (002) به وضوح براي ماده‌ي اكسيد روي مشاهده شده‌است كه اين اوج با افزايش ضخامت اكسيدروي افزايش يافته‌است. ميانگين نور عبوري براي ضخامت‌هاي مختلف بعد از گرمادهي در ℃ 400 بين % 75 تا %80 بوده‌است و در طول‌موجهاي بينnm 250 تاnm 350 جذب اتفاق افتاده‌است. شكاف باند نوري زيرلايه‌ها نيز با افزايش ضخامت و با توجه به اثر برشتين-موس افزايش يافته و مقاديري در حدودeV 86/2 تا eV 32/2 را در بر گرفته‌است. در ادامه با توجه به برخي از پارامترهاي به‌دست آمده چهار ديود نوري با لايه‌هاي متفاوت به‌صورت سه‌بعدي با استفاده از نرم‌افزار سيلواكو شبيه‌سازي شده‌اند. چهار افزاره‌ي مذكور داراي ساختارهاي ITO/ZnO NR/MEH-PPV/Al، ITO/ZnO NT/MEH-PPV/Al، ITO/ZnO NR/CH3NH3PbI3/Al و ITO/ZnO NT/CH3NH3PbI3/Al مي‌باشند. ويژگي‌هاي الكتريكي و نوري اين افزاره‌ها همراه با عملكرد آن‌ها مورد بررسي و مقايسه قرار گرفته است. ولتاژ آستانه‌ي روشن ديودهاي نوري ارگانيكي از ديودهاي نوري پروسكايتي بزرگ‌تر بوده است، اما با اضافه نمودن نانولوله به هر دو نوع ديود نوري مقدار ولتاژ آستانه‌‌ي روشن كاهش يافته‌است. به‌علاوه، نور فرابنفش در محدوده‌ي nm 380 از هر چهار افزاره مشاهده شده‌است كه با مقادير بازتركيب تشعشعي به‌دست‌آمده تطابق مناسبي دارد. همچنين با توجه به طيف الكترلومينسانس براي افزاره‌هاي مبتني بر رساناي ارگانيكي يك اوج در محدودهnm 580 وابسته به MEH-PPV مشاهده مي‌شود و اوج واقع‌شده در محدوده‌يnm 800 نيز از رساناي پروسكايتي نشأت مي‌گيرد. عواملي همچون چگالي تله‌ها، نقص‌ها، منحني لگاريتمي چگالي جريان بر حسب ولتاژ و منحني درخشندگي نسبت به ولتاژ نيز در اين پايان‌نامه بررسي شده‌است.

195812

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي برق-گرايش الكترونيك-افزارههاي ميكرو و نانوالكترونيك

جناب اقاي دكتر شهرام محمدنژاد