Name: סינתזה של המבנה ההיררכי ZnO / CdSSe Heterostructure Nanotrees (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-11-29T12:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 50 s
Description: למד לסנתז ננו-עצים היררכיים מ-ZnO/CdSSe ליישומים באנרגיה סולארית ואופטואלקטרוניקה. שיטת האידור הכימי מספקת ממשקים מוגדרים היטב להעברת מטען יעילה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים מודים Svilen Bobev על עזרתו עם ספקטרה XRD ו ק Booksh לסיוע עם הציוד coater גמגום.

1. סינתזה של עץ דמוי ZnO / CdSSe ננו <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ציפוי מקדים וזהב של מצעי ספיר הערה: סרט הזהב פועל כזרז לצמיחה של nanowires ZnO. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מגלשות ספיר נקיות (א-מטוס, 10 × 10 × מ&quot;מ 1) באתנול 99.5% עם 5 דקות של sonication להכין את המצע עבור מקרטעת Au. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפקיד 10 ננומטר (± 2 ננומטר) הסרט -thick של זהב על שקופיות ספיר עם coater גמגום ויעד זהב. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סינתזה של ננו-חוטים ZnO הערה: שלב sonication 1.2.2 תוצאות ZnO ופחמן הומוגנית (ZnO / C) תערובת. לאחר ערבוב, את התערובת משתנה לצבע האפור. צעד הדחיסה 1.2.3 מבטיח שאף אוויר שוהה תערובת וכי ZnO ופחמן נמצא בקשר הדוק. לאחר CVD, סרט לבן של nanowires ZnO צריך להיות מופקד על המצע, צד פונה לכיוון הסירה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים 1 גרם של nanopowder ZnO ו Activפחמן ated (חלק המוני של 50:50) ב 10 מ&quot;ל של 99.5% אתנול ו ומערבבים היטב עם מרית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Sonicate את התערובת בתוך אמבט מים בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות, ולאחר מכן לייבש אותו בתנור במשך ~ 5 שעות ב 80 ºC. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את התערובת ZnO / C בסירה אלומינה וקומפקטי אותו היטב עם מרית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את שקופיות ספיר מצופה זהב על גבי סירת אלומינה, עם הצד צופה הזהב פונה כלפי מטה. מניח את סירת אלומינה במרכז הצינור קוורץ בתוך תנור צינור אופקי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טהר את שפופרת קוורץ עבור שעה 1 עם Ar בקצב זרימה של 40 SCCM בטמפרטורת החדר (RT). העלה את הטמפרטורה מ RT ל -900 ºC בשיעור של 80 ºC / min ולשמור קבוע קצב זרימת ארגון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החזק את הטמפרטורה ב 900 מעלות צלזיוס למשך 2 שעות. פתח את הצינור קוורץ בשני הקצוות על ידי הסרת צריכת גז פקק גומי ולתת אוויר להזין את הצינור כדי לספק חמצן עבור התגובה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשמור על טמפרטורת התגובה ב 900 ºC עבור 3 שעות עם ruפקקי bber סיר. להתקרר RT בשיעור של 10 ºC / min. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח את הסירה ואת השקופיות מתוך הכבשן. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפקדת סניפים CdSSe על nanowires ZnO הערה: הספינה אלומינה של תקליטורים / Se הוצגה במרכז צינור קוורץ. את nanowires ZnO המוכן היו פונה כלפי מעלה היו 10 סנטימטרים במורד מהסירה. לאחר CVD השני, סרט כתום / צהוב, המהווה את ננו-מבנה ZnO / CdSSe, יופקד בשקופית. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים 0.5 גרם של תקליטורים ו- CdSe (CDS / Se) גם אבקת (חלק המוני של 50:50) ומניחים את התערובת בסירה אלומינה. לדחוס את התערובת היטב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את סירת אלומינה של תקליטורים / Se ואת מדגם nanowire ZnO בעבר הכין בצינור קוורץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טהר את הצינור עם Ar בקצב זרימה של 40 SCCM ב RT עבור שעה 1. העלה את טמפרטורת תגובת 820 ºC בשיעור של 80 ºC / min. החזק את הטמפרטורה 820 ºC למשך 30 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתקרר RT בבשיעור של 10 ºC / min. קח את הסירה ואת השקופיות מתוך הכבשן. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סינתזה של דגימות בקרה: nanowires ZnO ו CdSSe <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לסנתז nanowires ZnO כמו בסעיף 1.2 באותם תנאי הניסוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לסנתז nanowires CdSSe כאמור בסעיף 1.3, באותם תנאי הניסוי, עם אותה הכמות של תקליטורים ו- רכב CdSe, אבל עם שקופית ספיר נקיה, מצופה זהב כמו המצע במקום השקופית שהופקד ZnO. </li></ol></li></ol> 2. מורפולוגי אפיון crystallographic <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר המדגם על הבמה SEM עם מלחציים ומניחים המדגם בתא ואקום של המכשיר SEM. קח תמונות SEM על מצב ברזולוציה גבוהה עם מרחק עבודה של 12.0 מ&quot;מ במתח של 3 קילו ו בהגדלה בין 3,000X ו 10,000X 11,12. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח נתונים EDS עם מדגם זהה באמצעות גלאי רנטגן באותו מרחק עבודה של12.0 מ&quot;מ. כווננו את המכשיר למצב ניתוח ולהתאים את המתח עד 20 קילו, וכתוצאה מכך זרם של 20 עד 40 מיקרו-אמפר 13. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אסוף ספקטרום XRD על diffractometer אבקת רנטגן באמצעות קרינה Cu Kα מסוננים (λ = 1.5418 א) 11,12. </li></ol> 3. PL ספקטרוסקופית פליטה ומדידות Lifetime PL זמן נפתרה הערה: ספקטרה PL ועוד היד נטויה פוטון יחיד בקורלציה זמן (TCSPC) מדידות ב RT בוצעו באמצעות מוגבר Ti: מתנד ספיר אחרי דור הרמונית השני (SHG), לייצר רכבת של 50 פולסים fsec מרוכז באורך גל 400 ננומטר עם כוח תפוקה של 1.76 mW 14. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תקן המדגם לתוך בעל מדגם המציב את פן המדגם עד הליזר אל הגלאי. יישר את הלייזר להתמקד המדגם. מדוד את ספקטרום הפליטה PL של דגימות מ -500 ננומטר אורכי גל 900 ננומטר באמצעות ספקטרומטר סיבים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש להשתמש בגלאי פוטון יחיד (Avalanche דיודה צילום או phototube) כדי למדוד גלגולים PL זמן נפתרה עם פילטר זכוכית צבע מסנן bandpass הפרעה 500 או 650 ננומטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס ZnO, CdSSe, או ZnO / CdSSe מחליק לתוך בעל המדגם. מדוד את nanowires ZnO טהור עם מסנן bandpass 500 ננומטר לבין דגימות CdSSe או ZnO / CdSSe עם מסנן bandpass 650 ננומטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש דלפק פוטון יחיד בקורלציה זמן או אוסצילוסקופ מהר למדוד את תקופות חי ריקבון קרינת הזמן נפתר. </li></ol>

<ol><li>Swank, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+Properties+of+II-VI%5BTitle%5D)+AND+%22Compounds.+Phys.+Rev%22%5BJournal%5D)">Surface Properties of II-VI.</a> Compounds. Phys. Rev. 153 (3), 844-849 (1967).</li>
<li>Bagnall, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optically+pumped+lasing+of+ZnO+at+room+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Optically pumped lasing of ZnO at room temperature.</a> Appl Phys. Lett. 70 (17), 2230-2232 (1997).</li>
<li>Zheng, Z. K., Xie, W., Lim, Z. S., You, L., Wang, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CdS+sensitized+3D+hierarchical+TiO2%2FZnO+heterostructure+for+efficient+solar+energy+conversion%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">CdS sensitized 3D hierarchical TiO2/ZnO heterostructure for efficient solar energy conversion.</a> Sci. Rep. 4, (2014).</li>
<li>Anta, J. A., Guillén, E., Tena-Zaera, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ZnO-Based+Dye-Sensitized+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">ZnO-Based Dye-Sensitized Solar Cells.</a> J. Phys. Chem. C. 116 (21), 11413-11425 (2012).</li>
<li>Pelligra, C. I., Majewski, P. W., Osuji, C. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large+area+vertical+alignment+of+ZnO+nanowires+in+semiconducting+polymer+thin+films+directed+by+magnetic+fields%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Large area vertical alignment of ZnO nanowires in semiconducting polymer thin films directed by magnetic fields.</a> Nanoscale. 5 (21), 10511-10517 (2013).</li>
<li>Reddy, N. K., Devika, M., Shpaisman, N., Ben-Ishai, M., Patolsky, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+cathodoluminescence+properties+of+CdSe%2FZnO+hierarchical+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem%22%5BJournal%5D)">Synthesis and cathodoluminescence properties of CdSe/ZnO hierarchical nanostructures.</a> J. Mater. Chem. 21 (11), 3858-3864 (2011).</li>
<li>Lee, Y. L., Chi, C. F., Liau, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CdS%2FCdSe+Co-Sensitized+TiO2+Photoelectrode+for+Efficient+Hydrogen+Generation+in+a+Photoelectrochemical+Cell%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Mater%22%5BJournal%5D)">CdS/CdSe Co-Sensitized TiO2 Photoelectrode for Efficient Hydrogen Generation in a Photoelectrochemical Cell.</a> Chem. Mater. 22 (3), 922-927 (2010).</li>
<li>Rincón, M. E., Sánchez, M., Ruiz-García, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photocorrosion+of+Coupled+CdS%2FCdSe+Photoelectrodes+Coated+with+ZnO%3A+Atomic+Force+Microscopy+and+X-Ray+Diffraction+Studies%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Electrochem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Photocorrosion of Coupled CdS/CdSe Photoelectrodes Coated with ZnO: Atomic Force Microscopy and X-Ray Diffraction Studies.</a> J. Electrochem. Soc. 145 (10), 3535-3544 (1998).</li>
<li>Leschkies, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photosensitization+of+ZnO+Nanowires+with+CdSe+Quantum+Dots+for+Photovoltaic+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Photosensitization of ZnO Nanowires with CdSe Quantum Dots for Photovoltaic Devices.</a> Nano Lett. 7 (6), 1793-1798 (2007).</li>
<li>Gonzalez-Valls, I., Lira-Cantu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vertically-aligned+nanostructures+of+ZnO+for+excitonic+solar+cells%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Environ+Sci%22%5BJournal%5D)">Vertically-aligned nanostructures of ZnO for excitonic solar cells: a review.</a> Energy Environ Sci. 2 (1), 19-34 (2009).</li>
<li>Zhu, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+vertically+aligned+ultra-long+ZnO+nanowires+on+heterogeneous+substrates+with+catalyst+at+the+root%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Synthesis of vertically aligned ultra-long ZnO nanowires on heterogeneous substrates with catalyst at the root.</a> Nanotechnology. 23 (5), 055604(2012).</li>
<li>Yang, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+Growth+of+ZnO+Nanowires+and+Their+Optical+Properties%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Func.+Mater%22%5BJournal%5D)">Controlled Growth of ZnO Nanowires and Their Optical Properties.</a> Adv. Func. Mater. 12 (5), 323-331 (2002).</li>
<li>Myung, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Composition-Tuned+ZnO%E2%88%92CdSSe+Core%E2%88%92Shell+Nanowire+Arrays%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Composition-Tuned ZnO−CdSSe Core−Shell Nanowire Arrays.</a> ACS Nano. 4 (7), 3789-3800 (2010).</li>
<li>Pan, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Color-Tunable+Photoluminescence+of+Alloyed+CdSxSe1-x+Nanobelts%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Color-Tunable Photoluminescence of Alloyed CdSxSe1-x Nanobelts.</a> J. Am. Chem. Soc. 127 (45), 15692-15693 (2005).</li>
<li>Rakshit, T., Mondal, S. P., Manna, I., Ray, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CdS-decorated+ZnO+nanorod+heterostructures+for+improved+hybrid+photovoltaic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl.+Mater.+Inter%22%5BJournal%5D)">CdS-decorated ZnO nanorod heterostructures for improved hybrid photovoltaic devices.</a> ACS Appl. Mater. Inter. 4 (11), 6085-6095 (2012).</li>
<li>Nan, W. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Crystal+Structure+Control+of+Zinc-Blende+CdSe%2FCdS+Core%2FShell+Nanocrystals%3A+Synthesis+and+Structure-Dependent+Optical+Properties%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Crystal Structure Control of Zinc-Blende CdSe/CdS Core/Shell Nanocrystals: Synthesis and Structure-Dependent Optical Properties.</a> J. Am. Chem. Soc. 134 (48), 19685-19693 (2012).</li>
<li>Li, Z., Nieto-Pescador, J., Carson, A. J., Blake, J. C., Gundlach, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+Z-scheme+charge+separation+in+novel+vertically+aligned+ZnO%2FCdSSe+nanotrees%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Efficient Z-scheme charge separation in novel vertically aligned ZnO/CdSSe nanotrees.</a> Nanotechnology. 27 (13), 135401(2016).</li>
</ol>

נתונים ומספרים במאמר זה מצוטטים מהספרות בננוטכנולוגיה על ידי Li et al. 17.

<html> היישור האנכי של nanowires ZnO (גבעולים) מבוסס על גידול epitaxial על פני המצע. Nanowires ZnO לגדול באופן מועדף לאורך הכיוון &lt;0001&gt; תואם עם המחזוריות של א-המטוס של ספיר 12. לכן, את הסוג והאיכות של המצע חשוב מאוד. עוביים שונים של ציפוי זהב על פני המצע, מ -5 ננומטר ל -20 ננומטר, נבדקו לא הצביעו על הבדל משמעותי בגידול של nanowires ZnO. אורכו של ננו-חוטים ZnO יכול להיות מותאם על ידי שינוי כמות התערובת ZnO / C המשמש, את קצב הזרימה Ar, ובפעם חשיפה לאוויר. עבור סינתז...

ZnO הוא מוליך למחצה II-VI שמציע פער להקה (BG) של 3.3 eV, ניידות אלקטרונים גבוהה, וכן 1,2 אנרגיה גדול אקסיטון מחייב. זהו חומר מוליך-למחצה בשפע עם שפע של יישומים בהווה ובעתיד במכשירים אופטיים, תאים סולריים, ואת photocatalysis. עם זאת, ZnO הוא שקוף, המגביל את תחולתו בטווח ספקטרלי הגלוי. לכן, אמצעי סופגי אור הנראה, כגון מוליכים למחצה צר פער 3, מולקולות צבע 4, ופולימרים רגישים 5, הועסקו לעתים קרובות את רגישותם של ZnO ספיגה אור הנראה. תקליטורים (BG 2.43 eV) ואת CdSe (BG 1.76 eV) הם מוליכים למחצה II-VI צרי הפער נפוצים נחקרו באופן אינטנסיבי. הפרמטרים BG ו סריג של CdSSe סגסוגת משולשת יכול להיות מותאם על ידי שינוי יחס חפרפרת של רכיבים VI 6,7. nanocomposites ZnO / CdSSe דווחו לגרום photov ביותר8,9 המרת אנרגיה oltaic. שילוב בין מסלול הובלת אלקטרונים היעיל של nanowires ZnO בציר האנכי כלפי מצע עם קליטת האור הנראה המשופרת של סניפי CdSSe הוביל העברת אלקטרונים יעילה בין הגזע וענפי 9,10. לפיכך, אנו מסונתז ננו-מבנה ZnO / CdSSe חדש דמוי עץ, שם מיושר אנכית nanowires ZnO מעוטרים סניפים CdSSe. חומר מרוכב זה יכול לשמש כאבן בניין עבור תקני המרת אנרגית סולארית רומן. פרוטוקול זה מתאר כיצד מערכי nanowire ZnO גדלים על מצע ספיר על ידי שיקוע כימי חד-שלבית (CVD) מ אבקות ZnO ו- C, בעקבות הליך זה כבר פורסם בעבר 11. בעקבות הצמיחה של ננו-חוטי ZnO, בשלב שני של CVD מועסק לגדול סניפי CdSSe על nanowires ZnO. אנו מעסיקים עקיפה אבקת רנטגן (XRD), מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM), ואנרגיה נפיצה ספקטרוסקופיה רנטגן (EDS) כדי למדוד את המבנה הגבישי, מורפולוגיה, והרכב של nanotrees ZnO / CdSSe (נוירוטיפיקלים). מנגנון העברת הספק נכסים ולחייב האופטיים בין ענפי הגזע נחקר על ידי photoluminescence (PL) ספקטרוסקופיה זמן נפתר מדידות חי PL.

<table><tbody><tr><td>ZnO</td><td>Sigma Aldrich</td><td>1314-13-2</td><td></td></tr><tr><td>פחם פעיל</td><td>אלפא</td><td>231-153-3</td><td></td></tr><tr><td>CdSe</td><td>Sigma Aldrich</td><td>1306-24-7</td><td></td></tr><tr><td>CdS</td><td>Sigma Aldrich</td><td>1306-23-6</td><td></td></tr><tr><td>ספיר</td><td>MTI</td><td>2SP</td><td>a-plane, 10 & times; 10 & times; 1 מ"מ</td></tr><tr><td>תנור</td><td>Lindberg Blue M</td><td>SSP</td><td></td></tr><tr><td>מיקרוסקופ אלקטרונים סורק</td><td>היטאצ'י</td><td>S5700</td><td>מורכב עם גלאי X-act של אוקספורד אינקה</td></tr><tr><td>דיפרקטומטר אבקת רנטגן</td><td>Rigaku</td><td>MiniFlex</td><td>מסונן Cu K&alpha; קרינה (&lambda;=1.5418&nbsp; &ארינג;)</td></tr><tr><td>Ti מוגבר: מתנד ספיר</td><td>קוהרנטי גמל שלמה</td><td>קוהרנטי אגדה קוהרנטית-עלית</td><td></td></tr><tr><td>מודול זיהוי פוטון יחיד</td><td>מזהה Quantique</td><td>ID-100</td><td></td></tr><tr><td>ציפוי מקרטע</td><td>Cressington</td><td>308</td><td>מורכב עם יעד זהב</td></tr><tr><td>ספקטרומטר בדיקה סיבים</td><td>בקרת פוטון</td><td>SPM-002</td><td></td></tr><tr><td>מסנן זכוכית צבעונית</td><td>Thorlabs</td><td>FGB37-A - & אוסלאש; 25 מ"מ BG40</td><td>AR מצופה: 350 - 700&nbsp; ננומטר</td></tr><tr><td>גז ארגון דחוס</td><td>Keen</td><td>7440-37-1</td><td></td></tr></tbody></table>

סינתזה של המבנה ההיררכי zno / cdsse heterostructure nanotrees

Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees

הליך בתצהיר שני שלבים כימיים אדים מועסקים כאן כדי להכין-ננו הטרו ZnO / CdSSe הירארכי דמוי עץ. המבנים מורכבים סניפי CdSSe גדלו על nanowires ZnO כי מיושרים אנכיים על מצע ספיר שקוף. מורפולוגיה נמדדה באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק. מבנה הגבישי נקבע על ידי ניתוח עקיף אבקת רנטגן. הן ZnO גזע וענפים CdSSe יש מבנה גבישי wurtzite בעיקרה. יחס החפרפרת של S ו Se בענפי CdSSe נמדד על ידי ספקטרוסקופיה רנטגן נפיצת אנרגיה. סניפי CdSSe לגרום ספיגת אור הנראה חזקה. Photoluminescence (PL) ספקטרוסקופיה הראתה כי הגזע והענפים יוצרים heterojunction מסוג II. מדידות חי PL הראו ירידת חייו של פליטה מהעצים בהשוואת פליטה מן ZnO פרט נובע או סניפי CdSSe ומעיד העברת מטען מהירה בין CdSSe ו ZnO. הגלימהקאלי המיושר ZnO נובעת לספק מסלול העברת אלקטרונים ישיר המצע ולאפשר הפרדת תשלום יעילה לאחר photoexcitation ידי אור הנראה. השילוב של תכונות הנ&quot;ל עושה ZnO / CdSSe nanotrees מועמדים מבטיחים עבור יישומים תאים סולריים, photocatalysis, והתקנים אופטו-אלקטרוניים.

איור 1 מציג את מנגנון הצמיחה של ZnO / CdSSe נוירוטיפיקלים. ההליך כרוך אדי נוזל-מוצק קטליטי (VLS) תהליך ואחריו הצמיחה הלא קטליטי מוצק אדי (VS). בשלב VLS הראשון, ZnO ו- C להגיב באטמוספירה Ar, וכתוצאה מכך Zn מתכתי תחמוצת הפחמן. Zn מתמוסס וכפועל יוצא מזה מבשר זהב על פני המצע ספיר. nanowires ZnO לצמוח מן Zn מומס חמצן שיורית. בשלב השני, חשיפת תוצאות אוויר בצמיחת nanowires ZnO הארוך ידי VLS-VS על גבי זרעי ZnO הקצרים. מנגנון VLS-VS נדון בפ...

כאן, אנו מכינים ולאפיין ננו ZnO / CdSSe היררכי דמוי עץ הרומן, שבו סניפים CdSSe גדלים על nanowires ZnO מיושר אנכית. Nanotrees וכתוצאה מכך הם חומר פוטנציאל המרת אנרגיית השמש והתקנים אופטו-אלקטרוניים אחרים.

סינתזה של המבנה ההיררכי ZnO / CdSSe Heterostructure Nanotrees

A two-step chemical vapor deposition procedure is here employed to prepare tree-like hierarchical ZnO/CdSSe hetero-nanostructures. The structures are ...

המטרה הכללית של ניסוי זה היא לסנתז ננו-מבנה דמוי עץ עם גבעים של תחמוצת האבץ וענפים של קדמיום סולפו-סלניד, ולאפיין את המורפולוגיה, המבנה הגבישי והתכונות האופטיות שלו. שיטה זו יכולה לסייע במתן תשובות לשאלות מפתח ביישום של חומרים ננו- composite ביישומים אופטיים ואלקטרו-אופטיים.היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא ששיקוע פחמני בקיטור היא דרך פשוטה וכלכלית לייצור ננו-מבנים דמויי עץ בעלי ממשקים מוגדרים היטב. ענפי ה-cadmium sulphoselenide סופגים אור נראה ויוצרים צומת הטרוגני מסוג type-II עם גבעול של zinc-oxide. הצומת ההטרוגני מקל על העברה חשמלית יעילה מהענפים לגבעול.התכונות האופטיות מעידות כי עצי הננו הם חומרים מבטיחים ליישומים המפיקים תועלת ממנגנון העברת מטען מסוג z-scheme, כגון תאים סולאריים ומכשירים אופטואלקטרוניים אחרים. אף על פי שחומר זה יכול לספק תובנות לגבי עצי ננו שלהידרוקסיד אבץ-סולפוסלניד קדמיום, ניתן להחיל אותו גם על מערכות אחרות, כגון ננו-חוטים, ננו-צינורות, ננו-בוטים וכן הלאה. באופן כללי, אנשים שאינם מכירים שיטה זו עלולים להיתקל בקשיים, שכן כל פרמטר, כגון אמולסיפיקציה, טמפרטורה ופלואוריד, ישפיע על המורפולוגיה של עצי הננו.ראשית, נקה שקופית ספיר באמצעות סוניקציה ב-99.5%ethanol למשך חמש דקות. לאחר מכן, באמצעות מכשיר לציפוי בגימור התזה (sputter coater), שלב שכבת זהב בעובי 10-nanometer על השקופית. בשלב הבא, ערבב גרם אחד של תערובת ביחס של אחד-לאחד לפי מסה של אבקת ננו-תחמוצת אבץ ופחמן פעיל לתוך 10 milliliters של 99.5%ethanol.בצעו סוניקציה לתערובת באמבט מים בטמפרטורה של 20 °C למשך 30 דקות. שלב זה מבטיח שאין בועות אוויר בתערובת, ושה-zinc oxide והפחמן נמצאים במגע הדוק.ייבשו את התערובת שעברה סוניקציה בטמפרטורה של 80 °C למשך חמש שעות. לאחר מכן, העבירו את התערובת היבשה לסירה לבערה מאלומינה ודחסו אותה בעזרת שפכטל כדי להוציא את האוויר מהתערובת. הניחו שקף מצופה זהב על גבי סירת הבערה, כאשר הצד המוזהב פונה כלפי מטה.הניחו את הסירה במרכז צינור הקוורץ של כבש חסום אופקי. לאחר מכן, הגדירו את פרמטרי החימום והקירור בכבש. שטפו את הצינור בגז ארגון בקצב זרימה של 40 standard cubic centimeters per minute בטמפרטורת החדר למשך שעה אחת.לאחר מכן, העלו את הטמפרטורה מטמפרטורת החדר ל-900 °C בקצב של 80 °C לדקה והמתינו בטמפרטורה זו במשך שעתיים. לאחר מכן, פתחו את השפופרת לאוויר משני קצותיה כדי לספק חמצן לתגובה. המשיכו בחימום הדגימה ב-900 °C כאשר השפופרת פתוחה לאוויר במשך שלוש שעות.קררו את הכבשן עד לטמפרטורת החדר בקצב של 10 degrees Celsius לדקה והוציאו את סירת השריפה ואת הפס. השכבה הלבנה על הפס מורכבת מננו-חוטים של zinc oxide. לאחר מכן, ערבבו היטב 0.25 grams של אבקת cadmium sulfide ואבקת cadmium selenide, והניחו את התערובת בסירת שריפה אחרת העשויה מאלומינה.דחסו את התערובת היטב. מקמו את השקף המצופה בננו-חוטי תחמוצת אבץ כ-10 סנטימטרים במורד הזרם מהסירה. מקמו את הסירה במרכז צינור כבשן הקוורץ.על גבי השקופית, ודאו שננו-חוטי תחמוצת האבץ פונים כלפי מעלה. שוב, הגדירו את הפרמטרים בתנור. שטפו את צינור הקוורץ של התנור בגז ארגון בקצב של 40 standard cubic centimeters per minute בטמפרטורת החדר למשך שעה אחת.לאחר מכן, חממו את התנור ל-820 °C בקצב של 80 °C לדקה והחזיקו את הטמפרטורה ב-820 °C למשך 30 דקות. טמפרטורה שונה תוביל להרכב ומורפולוגיה שונים. לאחר מכן, קררו את התנור לטמפרטורת החדר בקצב של 10 °C לדקה והוציאו את הסירה ואת הפס מהתנור.ננו-עצים של תחמוצת אבץ וקדמיום סולפו-סלניד מתקבלים כשכבה בצבע כתום-צהוב על השקופית. הכין דגימות ביקורת של ננו-חוטי תחמוצת אבץ וקדמיום סולפו-סלניד על שקופיות ספיר עם ציפוי זהב נקיות, תוך שימוש באותם הליכים. אפיין את הננו-מבנים באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM), עקיפת קרני X של אבקות (XRD), וספקטרוסקופיית קרני X לפיזור אנרגיה (EDX).הוצאו ספקטראי פליטה של פוטולומינסנציה ומדדו את זמני הדעיכה של הפוטולומינסנציה והפלואורסצנציה. ננו-חוטים של cadmium sulphoselenide גודלו באמצעות משקיב קיטור כימי על גבי ננו-חוטים של zinc oxide כדי ליצור ננו-מבנים דמויי עץ. הגבעולים כוסו ב-cadmium sulphoselenide.הננו-עצים הראו שיאי עקיפה של קרני X האופייניים הן לננו-חוטי תחמוצת אבץ טהורים והן לננו-חוטי קדמיום סולפו-סלניד טהורים. שיא נוסף שנצפה בספקטרום ה-XRD מיוחס פאזה שונה של קדמיום סולפו-סלניד הנוצרת על פגמים נקודתיים בגבעול תחמוצת האבץ המאתחלים את צמיחת הענפים. יחס אחוזי המול של גופרית לסלניום בענפים נקבע באמצעות EDS ו-XRD לכ-54 ל-46.יחס המולים משפיע על פער הפס (band gap) של הענפים וניתן לכיוונו על ידי שינוי טמפרטורת גידול הענפים. זמן מחיי הפוטולומינסנציה של ננו-העצים היה קצר יותר מזמני המחיי של ננו-חוטי תחמוצת האבץ וקדמיום סולפו-סלניד. דבר זה מרמז על התרחשותה של העברה אלקטרונית מהירה בממשק של הננו-מבנה, המספקת נתיב רלקסציה חלופי.לאחר השליטה בטכניקה, ניתן לבצע אותה בשמונה שעות אם היא מבוצעת כראוי. שש שעות להכנת תחמוצת האבץ ושעתיים לצמיחת קדמיום סולפו-סלניד. ואל תשכחו שעבודה עם קדמיום סולפיד וקדמיום סלניד עלולה להיות מסוכבת ביותר.ויש לנקוט תמיד באמצעי זהירות, כגון חבישת כפפות, לבישת חלוק מעבדה ונעלים סגורות, בעת ביצוע פרוצדורה זו.

synthesis-of-hierarchical-znocdsse-heterostructure-nanotrees

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

אסטרטגיה כללית לפיתוח של הפרדת תשלום מרוכבים מוליכים למחצה ננו פריסה לייצור אנרגיה סולארית מוצגת. אנו מראים כי הרכבה של תחומי התורם acceptor ננו בגיאומטרית nanoparticle אחת מעורר פונקצית הפוטו, בעוד בתפזורת-heterojunctions של-acceptor תורם ננו סרטים יכול לשמש להמרת אנרגית פוטו.

קצירת אנרגיה סולארית באמצעות תשלום פרדת Nanocrystals והמוצק שלהם

אנו מדווחים שיטה פשוטה לבודת מערך צפיפות ultrahigh של nanowires האורגני הקטן מולקולרי מסודרים בצורה אנכית. שיטה זו מאפשרת לסינתזה של גיאומטריות מורכבות heterostructured היברידי nanowire, שניתן לגדל ביוקר על מצעים שרירותיים. מבנים אלו יישומים פוטנציאליים באלקטרוניקה אורגנית, אופטו, חישה כימית, photovoltaics וספינטרוניקה.

מערך צפיפות ultrahigh של nanowires אורגני קטן מולקולרי בציר אנכי על מצעים שרירותיים

מוצג פרוטוקול לסינתזה זרועה של ננו-מבנים רב-רכיביים בצורת מוט וצורת טטרפוד המורכבים מ-CdS ו-CdSe.

סינתזה זרועה של מוט CdSe/CdS וננו-גבישים טטרפודים

נהלים שונים המפורטות להכין תבניות מוגדרות אטומי לצמיחת epitaxial של סרטים דקים תחמוצת מורכבת. טיפולים כימיים של SrTiO היחיד גבישים 3 (001) וDyScO 3 (110) מצעים בוצעו להשיג משטחים חלקים אטומי, אחד הסתיימו. Ca 2 Nb 3 O 10 - יריעות שמשו כדי ליצור תבניות מוגדרות אטומי על מצעים שרירותיים.

תבניות מוגדרות אטומי לEpitaxial צמיחה של תחמוצת המורכבת Thin Films

הצענו שיטה לסינתזה ישירה של סרט דק ZnO בציר c גבוה (0002) על ידי שקיעת אדים כימית משופרת בפלזמה. הסרט הדק ZnO המסונתז בשילוב עם אלקטרודה בין-דיגיטלית Pt שימש כשכבת חישה עבור גלאי פוטו אולטרה סגול, והראה ביצועים גבוהים באמצעות שילוב של התגובה והאמינות הטובה שלו.

סינתזה ואפיון של c-הציר הגבוה ZnO Thin Film ידי פלזמה משופרת מערכת הפקדת כימית החמקן וUV גלאי אור יישומה

שיטת ייצור צעד אחד לקבלת heterostructure הכפול epitaxial בודד מוצגת. גישה זו יכולה להשיג כיסוי ZnO עם צפיפות מספר גבוהה מזה של heterostructure היחיד epitaxial, שהובילה לnanogenerator פיזואלקטריים עם ביצועים חשמליים תפוקה מוגברת.

הכנת ZnO nanorod / גראפן / ZnO nanorod Epitaxial זוגי Heterostructure לPiezoelectrical Nanogenerator על ידי השימוש בPreheating הידרותרמיות

כתב יד זה מתאר כיצד לעצב, הרכיבו יעיל SMPV1:PC הפוכה71מוניטור השמש תאים עם ZnO nanorods (NRs) גדל על שכבת זרע ZnO באל-מסטול (אזו) באיכות גבוהה. מיושר היטב באופן אנכי אוריינטציה ZnO NRs נספח מאפייני גבישי גבוהה. המרת כוח יעילות תאים סולריים יכולים להגיע 6.01%.

היטב מיושר אנכית מונחה ZnO Nanorod מערכים ויישומם ב הפוך קטן מולקולה תאים סולריים

הפרי באיכות גבוהה Schottky אנשי קשר הכרחי להשגת שער יעיל אפנון ב heterostructure השדה אפקט טרנזיסטורים (HFETs). אנו מציגים את מתודולוגיית ייצור ומאפיינים של דיודות Schottky על heterostructures BeMgZnO Zn-הקוטב/ZnO בגז בצפיפות גבוהה שני אלקטרונים תלת-ממדי (2DEG), מיוצרת על ידי פלזמה בסיוע קרן מולקולרית epitaxy על גן תבניות.

ייצור של דיודות Schottky על Heterostructure BeMgZnO/ZnO Zn-הקוטב גדלה פלזמה בסיוע קרן מולקולרית Epitaxy

חישובים שבוצעו על ידי חבילת הסימולציה של וינה Ab, ניתן להשתמש כדי לזהות את המאפיינים האלקטרוניים הפנימיים של חומרים ננו-סקאלה ולחזות את הפוטנציאל מפצל את המים הפוטנציאליים.

בדיקה סוג II הלהקה יישור ב-One-מימדי ואן דר וואלס הטרובנים באמצעות חישובי עקרונות ראשונים

מוצגת טכניקת סינתזה להכנת ה-ZnCoS/ZnCdS המגיב לאור הנראה עם פוטו-קטליזטור במבנה גבישי תאום וטכניקת בדיקת תגובת הפוטו-רדוקס של הפעילות הפוטו-קטליטית והסלקטיביות שלו באבולוציה של H2 וייצור בנזלדהיד.

סינתזה והערכות ביצועים של ZnCoS/ZnCdS עם מבנה גביש תאום עבור פוטו-קטליזה רב-תכליתית של חמצון חיזור ביישומי אנרגיה

למד לסנתז ננו-עצים היררכיים מ-ZnO/CdSSe ליישומים באנרגיה סולארית ואופטואלקטרוניקה. שיטת האידור הכימי מספקת ממשקים מוגדרים היטב להעברת מטען יעילה.

סינתזה של המבנה ההיררכי ZnO / CdSSe Heterostructure Nanotrees

גלה סרטונים נוספים