توليف الهرمي أكسيد الزنك / CdSSe Heterostructure Nanotrees

الهدف العام من هذه التجربة هو تصنيع بنية نانوية تشبه الأشجار مع سيقان أكسيد الزنك وفروع سلفوسيلينيد الكادميوم. وتميز مورفولوجيتها وهيكلها البلوري وخصائصها البصرية. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في تطبيق المواد النانوية المركبة في التطبيقات البصرية والكهروضوئية.

الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أن ترسيب البخار الكيميائي هو طريقة بسيطة وفعالة من حيث التكلفة لإنتاج هياكل نانوية تشبه الأشجار مع واجهات محددة جيدا. تمتص فروع سلفوسيلينيد الكادميوم الضوء المرئي وتشكل من النوع الثاني غير المتجانس مع جذع أكسيد الزنك. يسهل الوصلة غير المتجانسة النقل الكهربائي الفعال من الفروع إلى الساق.

تشير الخصائص البصرية إلى أن أشجار النانو هي مواد واعدة للتطبيقات التي تستفيد من آلية نقل شحنة z-scheme ، مثل الخلايا الشمسية والأجهزة الإلكترونية الضوئية الأخرى. على الرغم من أن هذه المسألة يمكن أن توفر نظرة ثاقبة على الأشجار النانوية لكبريتات سلفوسيلينيد الكادميوم وأكسيد الزنك ، إلا أنه يمكن تطبيقها أيضا على أنظمة أخرى ، مثل الأسلاك النانوية والأنابيب النانوية والروبوتات النانوية وما إلى ذلك. بشكل عام ، سيكافح الأفراد الجدد في هذه الطريقة لأن كل معلمة ، مثل الاستحلاب ودرجة الحرارة والفلورايد ستؤثر على مورفولوجيا الأشجار النانوية.

أولا ، قم بتنظيف شريحة الياقوت عن طريق الصوتنة في 99.5٪ من الإيثانول لمدة خمس دقائق. ثم باستخدام طلاء الرش ، قم بإيداع فيلم ذهبي بسمك 10 نانومتر على الشريحة. بعد ذلك ، حرك جراما واحدا من خليط واحد لواحد بكتلة مسحوق أكسيد الزنك النانوي والكربون المنشط إلى 10 مل من 99.5٪ من الإيثانول.

قم بتسخين الخليط في حمام مائي على حرارة 20 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. تضمن هذه الخطوة عدم وجود هواء في الخليط. وأكسيد الزنك والكربون على اتصال وثيق.

جفف الخليط الصوتنة على حرارة 80 درجة مئوية لمدة خمس ساعات. ثم ضع الخليط الجاف في قارب احتراق الألومينا وضغطه بملعقة لاستبعاد الهواء من الخليط. ضع شريحة مطلية بالذهب فوق قارب الاحتراق ، بحيث يكون الجانب الذهبي لأسفل.

ضع القارب في وسط أنبوب الكوارتز لفرن الأنبوب الأفقي. ثم اضبط معلمات التسخين والتبريد على الفرن. قم بتطهير الأنبوب بغاز الأرجون بمعدل تدفق 40 سم مكعب قياسي في الدقيقة في درجة حرارة الغرفة لمدة ساعة واحدة.

ثم قم بزيادة درجة الحرارة من درجة حرارة الغرفة إلى 900 درجة مئوية عند 80 درجة مئوية في الدقيقة وابق عند درجة الحرارة هذه لمدة ساعتين. بعد ذلك ، افتح الأنبوب للهواء من كلا الطرفين لتوفير الأكسجين للتفاعل. استمر في تسخين العينة عند 900 درجة مئوية مع فتح الأنبوب للهواء لمدة ثلاث ساعات.

قم بتبريد الفرن إلى درجة حرارة الغرفة عند 10 درجات مئوية في الدقيقة وقم بإزالة القارب والانزلاق. يتكون الفيلم الأبيض الموجود على الشريحة من الأسلاك النانوية لأكسيد الزنك. بعد ذلك ، اخلطي 0.25 جرام جيدا من كل من كبريتيد الكادميوم ومسحوق سيلينيد الكادميوم وضع الخليط في قارب احتراق ألومينا آخر.

ضغط الخليط جيدا. ضع الشريحة المطلية بأكسيد الزنك بأسلاك نانوية على بعد حوالي 10 سم في اتجاه مجرى النهر من القارب. ضع القارب في وسط أنبوب فرن الكوارتز.

على الشريحة ، تأكد من أن الأسلاك النانوية لأكسيد الزنك متجهة لأعلى. مرة أخرى ، قم بتعيين المعلمات على الفرن. قم بتطهير أنبوب الكوارتز للفرن بغاز الأرجون عند 40 سم مكعب قياسي في الدقيقة في درجة حرارة الغرفة لمدة ساعة واحدة.

ثم سخني الفرن إلى 820 درجة مئوية عند 80 درجة مئوية في الدقيقة وحافظي على درجة الحرارة عند 820 درجة لمدة 30 دقيقة. ستؤدي درجة الحرارة المختلفة إلى تكوين وتشكل مختلفين. ثم قم بتبريد الفرن إلى درجة حرارة الغرفة عند 10 درجات مئوية في الدقيقة وقم بإزالة القارب والانزلاق من الفرن.

يتم الحصول على الأشجار النانوية لأكسيد الزنك كطبقة برتقالية صفراء على الشريحة. قم بإعداد عينات تحكم من أسلاك أكسيد الزنك وكبريتات الكادميوم النانوية على شرائح الياقوت النظيفة المطلية بالذهب باستخدام نفس الإجراءات. قم بتمييز الهياكل النانوية باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح ، وحيود مسحوق الأشعة السينية ، والتحليل الطيفي للأشعة السينية المشتتة للطاقة.

الحصول على أطياف انبعاث التلألؤ الضوئي وقياس نتيجة الوقت للتلألؤ الضوئي وعمر اضمحلال الفلورة. تمت زراعة الأسلاك النانوية لسلفوسيلينيد الكادميوم عن طريق ترسيب البخار الكيميائي على أسلاك أكسيد الزنك النانوية لتشكيل هياكل نانوية تشبه الأشجار. كانت السيقان مغطاة بسلفوسيلينيد الكادميوم.

أظهرت الأشجار النانوية قمم حيود الأشعة السينية المميزة لكل من الأسلاك النانوية لأكسيد الزنك النقي والأسلاك النانوية سلفوسيلينيد الكادميوم النقي. يتم تعيين ذروة إضافية لوحظت في طيف XRD لمرحلة مختلفة من كبريتات الكادميوم التي تتشكل على عيوب نقطية على جذع أكسيد الزنك تبدأ نمو الفرع. تم تحديد نسبة النسبة المئوية للمول من الكبريت إلى السيلينيوم في الفروع من EDS و XRD لتكون حوالي 54 إلى 46.

تؤثر نسبة الخلد على فجوة النطاق للفروع ويمكن ضبطها عن طريق تغيير درجة حرارة نمو الفرع. كان عمر التلألؤ الضوئي للأشجار النانوية أقصر من عمر أكسيد الزنك والأسلاك النانوية سلفوسيلينيد الكادميوم. يشير هذا إلى أن النقل الإلكتروني السريع يحدث عبر واجهة البنية النانوية مما يوفر مسارا بديلا للاسترخاء.

بمجرد إتقانها ، يمكن إجراء هذه التقنية في ثماني ساعات إذا تم إجراؤها بشكل صحيح. ست ساعات لتحضير أكسيد الزنك وساعتين لنمو سلفوسيلينيد الكادميوم. ولا تنس أن العمل مع كبريت الكادميوم وسيلينيد الكادميوم يمكن أن يكون خطيرا للغاية.

ويجب دائما اتخاذ الاحتياطات مثل ارتداء القفازات ومعطف المختبر والأحذية المغلقة أثناء تنفيذ هذا الإجراء.