Síntesis del jerárquica ZnO / CdSSe heteroestructura Nanotrees

Resumen

A continuación, preparamos y caracterizar nuevos jerárquicos nanoestructuras de ZnO / CdSSe forma de árbol, donde las ramas CdSSe se cultivan en nanocables de ZnO alineados verticalmente. Los nanotrees resultantes son un material potencial para la conversión de energía solar y otros dispositivos optoelectrónicos.

Resumen

Un procedimiento de deposición de vapor químico de dos etapas se emplea aquí para preparar jerárquicos ZnO / CdSSe hetero-nanoestructuras en forma de árbol. Las estructuras se componen de ramas CdSSe cultivadas en nanocables de ZnO que están alineadas verticalmente sobre un sustrato de zafiro transparente. La morfología se midió a través de microscopía electrónica de barrido. La estructura cristalina se determinó por análisis de difracción de polvo de rayos X. Tanto el ZnO tallo y las ramas CdSSe tener una estructura de cristal predominantemente wurtzita. La relación molar de S y de Se en las ramas CdSSe se midió por espectroscopia de rayos X de dispersión de energía. Las ramas CdSSe dan lugar a una fuerte absorción de la luz visible. Fotoluminiscencia (PL) espectroscopía demostró que el tallo y las ramas forman una heterounión de tipo II. mediciones de toda la vida PL mostraron una disminución en el tiempo de vida de la emisión de los árboles, en comparación con la emisión de ZnO individuo tallos o ramas CdSSe e indicar la transferencia de carga rápida entre CdSSe y ZnO. el verticamente alineado ZnO se debe proporcionar una vía de transporte de electrones directa al sustrato y permitir la separación de la carga eficiente después de fotoexcitación por la luz visible. La combinación de las propiedades mencionadas anteriormente hace ZnO / CdSSe nanotrees candidatos prometedores para aplicaciones en células solares, la fotocatálisis, y dispositivos opto-electrónicos.

Introducción

ZnO es un semiconductor II-VI que ofrece un intervalo de banda (BG) de 3,3 eV, una alta movilidad de electrones, y un ^1,2 energía de enlace gran excitón. Se trata de un material semiconductor abundante, con una gran cantidad de aplicaciones presentes y futuras en dispositivos ópticos, células solares, y fotocatálisis. Sin embargo, ZnO es transparente, lo que limita su aplicación en la gama espectral visible. Por lo tanto, materiales absorbentes de luz visible, tales como semiconductores estrecha brecha de ^{3, 4} moléculas de colorante, y polímeros fotosensibles ^5, con frecuencia han sido empleados para sensibilizar ZnO a la a....

Protocolo

1. Síntesis de árbol-como ZnO / CdSSe nanoestructuras

1. El pretratamiento y el oro de recubrimiento de sustratos de zafiro
   NOTA: La película de oro actúa como un catalizador en el crecimiento de los nanocables de ZnO.
   1. diapositivas de zafiro limpio (un avión, 10 x 10 x 1 mm) en el 99,5% de etanol con 5 min de tratamiento con ultrasonidos para preparar el sustrato de Au pulverización catódica.
   2. Depositar a 10 nm (± 2 nm) de espesor de película de oro sobre los portaobjetos de zafiro con un dispositivo de recubrimiento por pulverización catódica y objetivo de oro.
2. Síntesis de nanocables de ZnO
   ....

Resultados

La Figura 1 muestra el mecanismo de crecimiento de ZnO / CdSSe NT. El procedimiento consistió en un proceso catalítico de vapor-líquido-sólido (VLS) seguido de un crecimiento no catalítica vapor-sólido (VS). En el primer paso VLS, ZnO y C reaccionan en la atmósfera Ar, resultando en Zn metálico y óxido de carbono. Zn se disuelve posteriormente en el precursor de oro sobre el sustrato de zafiro. nanocables de ZnO crecen desde el Zn disuelto y oxígeno residual. En el segun.......

Discusión

La alineación vertical de nanocables de ZnO (tallos) se basa en el crecimiento epitaxial sobre el sustrato. Nanocables de ZnO crecen preferentemente a lo largo de la <0001> dirección que coincide con la periodicidad de la a-plano de zafiro ^12. Por lo tanto, el tipo y la calidad del sustrato son muy importantes. Diferentes espesores de la capa de oro sobre el substrato, de 5 nm a 20 nm, se han probado y no mostró diferencias significativas en el crecimiento de nanocables de ZnO. La longitud de los nanoca.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
ZnO	Sigma Aldrich	1314-13-2
Carbón Activado	Alfa	231-153-3
CdSe	Sigma Aldrich	1306-24-7
CdS	Sigma Aldrich	1306-23-6
Zafiro	MTI	2SP	A-plano, 10 &veces; 10 &veces; 1 mm
Horno	Lindberg Azul M	SSP
Microscopio electrónico de barrido	Hitachi	S5700	ensamblado con un detector Oxford Inca X-act
Difractómetro de polvo de rayos X	Rigaku	MiniFlex	filtrado Cu Kα radiación (λ=1.5418  Å)
Oscilador de Ti:zafiro amplificado	Mantis coherente	Leyenda coherente-Elite
detección de fotón único	ID Quantique	ID-100
Recubridor por pulverización catódica	Cressington	308	ensamblado con objetivo de oro
Espectrómetro de sonda de fibra	Control de fotones	SPM-002
Filtro de vidrio coloreado	Thorlabs	FGB37-A - & Barra de oslayo; 25 mm BG40	AR Coado: 350 - 700  nm
Gas argón comprimido	Keen	7440-37-1

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