Sintesi di Hierarchical ZnO / CdSSe Heterostructure Nanotrees

Summary

Qui, ci prepariamo e caratterizzare nuovi gerarchici nanostrutture di ZnO / CdSSe ad albero, in cui i rami CdSSe si coltivano su nanofili di ZnO allineati verticalmente. I nanotrees risultanti sono un materiale potenziale per la conversione dell'energia solare e altri dispositivi opto-elettronici.

Abstract

Una procedura di deposizione di vapore chimico in due fasi è qui impiegata per preparare ad albero gerarchico ZnO / CdSSe etero-nanostrutture. Le strutture sono costituite da rami CdSSe coltivati ​​su nanofili di ZnO che sono verticalmente allineate su un substrato di zaffiro trasparente. La morfologia è stata misurata mediante microscopia elettronica a scansione. La struttura cristallina è stata determinata mediante analisi ai raggi X diffrazione della polvere. Sia il ZnO gambo e rami CdSSe hanno una struttura cristallina prevalentemente wurtzite. Il rapporto molare tra S e Se nei rami CdSSe stata misurata mediante spettroscopia a raggi X a dispersione di energia. I rami CdSSe risultato in forte assorbimento della luce visibile. spettroscopia di fotoluminescenza (PL) ha mostrato che lo stelo e rami formano una eterogiunzione tipo II. misure a vita PL hanno mostrato una diminuzione della durata delle emissioni dagli alberi rispetto alle emissioni da ZnO singoli steli o rami CdSSe e indicare il trasferimento di carica veloce tra CdSSe e ZnO. il Verticamente allineato ZnO steli fornire una via diretta trasporto degli elettroni al substrato e di consentire una efficace separazione di carica dopo photoexcitation da luce visibile. La combinazione delle proprietà sopra menzionate rende ZnO / CdSSe nanotrees candidati promettenti per applicazioni in celle solari, fotocatalisi e dispositivi opto-elettronici.

Introduction

ZnO è un semiconduttore II-VI con un band gap (BG) di 3,3 eV, una elevata mobilità elettronica, e ^1,2 energia di legame grande eccitone. Si tratta di un materiale semiconduttore abbondante con una pletora di applicazioni attuali e futuri dispositivi ottici, celle solari e fotocatalisi. Tuttavia, ZnO è trasparente, che limita la sua applicazione nel campo spettrale visibile. Pertanto, materiali assorbenti la luce visibile, come i semiconduttori stretta gap ^{3, 4} molecole di colorante, e polimeri fotosensibili ^5, sono spesso stati impiegati per sensibilizzare ZnO di assorbimento della luce visibile.

Protocol

1. Sintesi di Tree-come ZnO / CdSSe Nanostrutture

1. Pretrattamento e oro rivestimento di substrati di zaffiro
   NOTA: Il film oro agisce come catalizzatore nella crescita dei nanofili di ZnO.
   1. Pulire le diapositive zaffiro (un-aereo, 10 × 10 × 1 mm) a 99,5% di etanolo con 5 minuti di ultrasuoni per preparare il substrato per Au sputtering.
   2. Deposito a 10 nm (± 2 nm) pellicola -thick d'oro sulle diapositive zaffiro con un dispositivo a induzione polverizzazione e bersaglio oro.
2. Sintesi di nanofili di ZnO
   NOTA: Il passo sonicazione 1.2.2 risultati in ZnO omogenea e carbonio (ZnO / C) della m....

Results

La Figura 1 mostra il meccanismo di crescita di ZnO / CdSSe NT. La procedura coinvolto un processo catalitico di vapore-liquido-solido (VLS) seguito da un (VS) crescita non catalitico di vapore-solido. Nella prima fase VLS, ZnO e C reagiscono in atmosfera di Ar, con conseguente Zn metallico e ossido di carbonio. Zn viene successivamente disciolto in precursore oro sul substrato di zaffiro. nanofili di ZnO crescono dal Zn disciolto e ossigeno residuo. Nella seconda fase, .......

Discussion

L'allineamento verticale di nanofili ZnO (steli) è basato sulla crescita epitassiale sul substrato. Nanofili di ZnO crescono preferenzialmente lungo la <0001> direzione che corrisponde con la periodicità della un-piano di zaffiro ^12. Pertanto, il tipo e la qualità del substrato sono molto importanti. Differenti spessori del rivestimento d'oro sul substrato, da 5 nm a 20 nm, sono stati testati e ha mostrato alcuna differenza significativa nella crescita di nanofili di ZnO. La lunghezza dei nanofi.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
ZnO	Sigma Aldrich	1314-13-2
Carbone Attivo	Alfa	231-153-3
CdSe	Sigma Aldrich	1306-24-7
CdS	Sigma Aldrich	1306-23-6
Zaffiro	MTI	2SP	a-plane, 10 &volte; 10 &volte; 1 mm
Fornace	Lindberg Blu M	SSP
Microscopio elettronico a scansione	Hitachi	S5700	assemblato con un rivelatore Oxford Inca X-act
diffrattometro a raggi X per polveri	Rigaku	MiniFlex	filtrato Cu K&alfa; (λ=1.5418  Å)
Oscillatore Ti:zaffiro amplificato	Mante	Legend-Elite
Modulo di rilevamento a singolo fotone	ID Quantique	ID-100
Sputter coater	Cressington	308	assemblato con bersaglio d'oro
Spettrometro a sonda in fibra	Controllo fotonico	SPM-002
Filtro in vetro colorato	Thorlabs	FGB37-A - & Oslash; 25 mm BG40	AR rivestito: 350 - 700  nm
Gas argon compresso	Keen	7440-37-1