Name: 階層型のZnO / CdSSe等ヘテロNanotreesの合成 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-11-29T12:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 50 s
Description: 学ぶ ZnO/CdSSe等ヘテロナノツリーの化学気相成長法による合成と特性評価。形態・結晶構造・光学特性を解析し、太陽エネルギー変換や光電子デバイスへの応用可能性を示す。

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著者らは、スパッタコーター機器の支援のためのXRDスペクトルとK. Bookshと彼の助けをSvilen Bobevに感謝します。

1の合成ツリー状のZnO / CdSSe等ナノ構造<ol><li> サファイア基板の前処理および金コーティング 注：金膜は、酸化亜鉛ナノワイヤの成長の触媒として作用します。 <ol><li>超音波処理を5分間で99.5％エタノールで清浄なサファイアスライド（a面、10×10×1mmの）金スパッタリング用基板を作製しました。 </li><li>スパッタコーター及び金ターゲットとサファイアスライド上に10-nmの（±2 nm）の金の-thick膜を堆積。 </li></ol></li><li>酸化亜鉛ナノワイヤの合成 注：均質なZnOと炭素亜鉛（ZnO / C）混合物中の超音波処理ステップ1.2.2結果。混合後、混合物は灰色に変わります。圧縮ステップ1.2.3には空気が混合物中に存在しないとZnOと炭素が緊密に接触していることが保証されます。 CVD後、酸化亜鉛ナノワイヤの白色フィルムを基板上に堆積されるべきである、側ボートに向かって下向き。 <ol><li> ZnOナノ粉末とACTIVの1グラムを混ぜますated炭素（50:50の質量分率）10ミリリットル99.5％のエタノール中、スパチュラでよくかき混ぜます。 </li><li> 30分間、20ºCの水浴中の混合物を超音波処理し、その後、80ºCで〜5時間、オーブンで乾燥します。 </li><li>アルミナボートでのZnO / Cの混合物を配置し、スパチュラでよく、それをコンパクト。 </li><li>金でコーティングされた側を下に向けて、アルミナボートの上に金コーティングサファイアスライドを置きます。水平管炉内の石英管の中央にアルミナボートを置きます。 </li><li>室温（RT）で40sccmの流量でArで1時間石英管をパージします。 80ºC/分の速度で室温から900ºCに温度が上昇し、アルゴン流量を一定に保ちます。 </li><li> 2時間900ºCの温度を保持します。ゴム栓のガス入口を除去することにより、両端に石英管を開き、空気が反応のために酸素を提供するために、チューブを入力してみましょう。 </li><li> RUで3時間、900ºCでの反応温度を保ちますBBERストッパーを除去しました。 10ºC/ minの速度で室温まで冷却します。 </li><li>ボートや炉の外にスライドしてください。 </li></ol></li><li> 酸化亜鉛ナノワイヤ上CdSSe等の枝の堆積 注：のCdSのアルミナボート/ SEが中心石英管に表示されていました。用意したZnOナノワイヤを上向きにし、ボートから10cm下流でした。この第二のCVD後、酸化亜鉛/ CdSSe等のナノ構造体である黄色/オレンジ色のフィルムは、スライド上に堆積されるべきです。 <ol><li> CDとのCdSe（CDS / SE）の粉末ウェル（50:50の質量分率）の0.5グラムを混合し、アルミナボートに混合物を配置します。よく混合物を圧縮。 </li><li> CdS / Se及び石英管中で先に調製したZnOナノワイヤサンプルのアルミナボートを置きます。 </li><li> 1時間室温で40sccmの流量でArでチューブをパージ。 80ºC/分の速度で820ºCに反応温度を上げます。 30分間820ºCの温度を保持します。 </li><li>で室温まで冷却10ºC/ minの速度。ボートや炉の外にスライドしてください。 </li></ol></li><li> 対照試料の合成：ZnO及びCdSSe等ナノワイヤ <ol><li>同じ実験条件の下でセクション1.2のように酸化亜鉛ナノワイヤを合成します。 </li><li> CDやCdSeの組成物の同じ量で、同じ実験条件下では、1.3節のようにCdSSe等のナノワイヤを合成し、その代わりに、ZnOの堆積スライドの基板としてクリーン、金コーティングサファイアスライドを持ちます。 </li></ol></li></ol> 2.形態学的および結晶学的特性評価<ol><li>クランプでSEMステージ上にサンプルをマウントし、SEM装置の真空チャンバ内の試料を配置します。 3キロボルトの電圧で12.0ミリメートルの作動距離と3,000Xと10,000倍11,12間の倍率で高解像度モードでのSEM像を取ります。 </li><li>同じ作動距離でX線検出器を使用して同じサンプルとEDSデータを取ります12.0ミリメートル。分析モードに楽器を設定し、20から40μA13の現在の結果、20 kVのに電圧を調整します。 </li><li>フィルタリングCuKα線（λ= 1.5418Å）11,12を用いたX線粉末回折計でXRDスペクトルを収集します。 </li></ol> 3. PL発光分光と時間分解PL寿命測定注：PLは、RTでのスペクトルおよび時間相関単一光子計数（TCSPC）測定は、増幅のTiを用いて行った：第二高調波発生（SHG）後のサファイア発振器、400 nmの波長を中心とする50フェムト秒パルスの列を生成し1.76 mWの14の出力パワーを持ちます。 <ol><li>レーザーおよび検出器へのサンプル顔アップを配置する試料ホルダーに試料を固定してください。サンプルに焦点を当てるレーザーを合わせます。ファイバ分光計を用いて900 nmの波長の500 nmでのサンプルのPL発光スペクトルを測定します。 </li><li> （AVA単一光子検出器を使用色ガラスフィルタおよび500-または650 nmの干渉バンドパスフィルタを用いて時間分解PL寿命を測定するlancheフォトダイオードや光電管）。 </li><li>挿入ZnOは、CdSSe等、やZnO / CdSSe等は、試料ホルダーにスライド。 650 nmのバンドパスフィルターを用いて500 nmのバンドパスフィルタおよびCdSSe等やZnO / CdSSe等サンプルと純粋な酸化亜鉛ナノワイヤを測定します。 </li><li>時間分解蛍光減衰寿命を測定するための時間相関単一光子計数器または高速オシロスコープを使用してください。 </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>
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<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>

この記事のデータと数値はLiら 17によりナノテクノロジーの文献から引用されています。

酸化亜鉛ナノワイヤ（茎）の垂直方向の配置は、基板上にエピタキシャル成長に基づいています。 ZnOナノワイヤは、サファイア12のa面の周期と一致する&lt;0001&gt;方向に沿って優先的に成長します。したがって、型及び基板の品質は非常に重要です。基板上の金コーティングの異なる厚さは、20ナノメートルから5ナノメートルから、試験したZnOナノワイヤの成長に有意な差を示されていません。 ZnOナノワイヤの長さが使用されたZnO / Cの混合物の量は、Ar流量、および空気露出時間を変えることによって調整することができます。一貫性のある長さのZnOナノワイヤを合成するための、明確に定義された比又は人工空気（酸素/窒素混合物）と、酸素/アルゴン混合物がキャリアガスとして推奨されています。これまでのところ、この方法を使用して、我々の研究室で栽培されている最長のZnOナノワイヤは30μmであった、と最短は5μmでした。 <p class="jove_content"&gt; CdSSe等の堆積中、基板位置での温度は三元合金の組成を制御する重要なパラメータです。石英管の内部に、端部に向かって、炉の中心からの温度勾配は、炉...

ZnOは3.3 eVのバンドギャップ（BG）、高電子移動度、大きな励起子結合エネルギー1,2を特徴II-VI半導体です。これは、光デバイス、太陽電池、光触媒に存在し、将来のアプリケーションの過多と豊富な半導体材料です。しかし、ZnOは可視スペクトル範囲におけるその適用を制限する、透明です。したがって、このような狭ギャップ半導体3、染料分子4、及び感光性ポリマー5のように可視光を吸収する材料は、しばしば可視光吸収のZnOを感作するために使用されてきました。 CdS（BG 2.43 eV）でとのCdSe（BG 1.76 eVでは）一般的なII-VI狭ギャップ半導体であり、集中的に研究されてきました。 BG及び三元合金CdSSe等の格子定数は、VI成分6,7のモル比を変えることによって調整することができます。酸化亜鉛/ CdSSe等のナノコンポジットは、効率的なphotovをもたらすことが報告されていますoltaicエネルギー変換8,9。 CdSSe等の枝の改善された可視光吸収を持つ基板に向かって垂直に配向したZnOナノワイヤの効率的な電子輸送経路を組み合わせることで、幹や枝9,10との間の効率的な電子移動につながりました。したがって、我々は、垂直配向のZnOナノワイヤはCdSSe等の枝が飾られて新しいツリー状のZnO / CdSSe等のナノ構造を、合成しました。この複合材料は、新規な太陽エネルギー変換装置のためのビルディングブロックとして作用することができます。 このプロトコルは、ZnOナノワイヤーアレイは、以前に11公表されている手順に従い、ZnOとC粉末から一段階化学気相堆積（CVD）によって、サファイア基板上に成長させる方法を記載しています。 ZnOナノワイヤの成長に続いて、CVD法の第二段階は、ZnOナノワイヤのCdSSe等の分岐を成長するために使用されます。我々は、X線粉末回折（XRD）、走査型電子顕微鏡（SEM）を用い、そして結晶構造、形態、及びZnO / CdSSe等のnanotrees（のNT）の組成を測定するためにエネルギー分散型X線分析（EDS）。分岐とステムとの間の光学的特性及び電荷キャリア移動機構は、フォトルミネッセンス（PL）分光法および時間分解PL寿命測定により研究されてきました。

<table><tbody><tr><td>ZnO</td><td>Sigma Aldrich</td><td>1314-13-2</td><td></td></tr><tr><td>活性炭</td><td>Alfa</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>サファイア</td><td>MTI</td><td>2SP</td><td>a-plane, 10 &times; 10 &times; 1 mm</td></tr><tr><td>Furnace</td><td>Lindberg Blue M</td><td>SSP</td><td></td></tr><tr><td>走査型電子顕微鏡</td><td>Hitachi</td><td>S5700</td><td>とオックスフォード Inca X-act 検出器</td></tr><tr><td>X線粉末回折装置</td><td>Rigaku</td><td>MiniFlex</td><td>filtered Cu K&alpha; radiation (&lambda;=1.5418&nbsp;&Aring;)</td></tr><tr><td>増幅チタン:サファイア発振器</td><td>コヒーレントカマキリ</td><td>コヒーレントレジェンド-エリート</td><td></td></tr><tr><td>単一光子検出モジュール</td><td>ID Quantique</td><td>ID-100</td><td></td></tr><tr><td>スパッタコーター</td><td>Cressington</td><td>308</td><td>金ターゲットと組み立て</td></tr><tr><td>ファイバープローブ分光計</td><td>光子制御</td><td>SPM-002</td><td></td></tr><tr><td>色ガラスフィルター</td><td>Thorlabs</td><td>FGB37-A - &オスラッシュ;25 mm BG40</td><td>ARコーティング:350 - 700&nbsp;nm</td></tr><tr><td>圧縮アルゴンガス</td><td>キーン</td><td>7440-37-1</td><td></td></tr></tbody></table>

階層型のzno / cdsse等ヘテロnanotreesの合成

Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees

二段階化学蒸着手順はここで、ツリー状の階層のZnO / CdSSe等ヘテロナノ構造を作製するために使用されます。構造は、垂直に透明なサフ​​ァイア基板上に整列されたZnOナノワイヤの成長CdSSe等のブランチで構成されています。形態は、走査型電子顕微鏡により測定しました。結晶構造は、X線粉末回折分析により決定しました。 ZnO系幹とCdSSe等の枝の両方が主にウルツ鉱型の結晶構造を有しています。 CdSSe等の分岐におけるSおよびSeのモル比は、エネルギー分散型X線分光法により測定しました。 CdSSe等の枝は強い可視光吸収につながります。フォトルミネッセンス（PL）分光法は、幹や枝は、タイプIIのヘテロ接合を形成することが示されました。個々のZnOからの発光と比較した場合、PL寿命測定は、木からの発光の寿命の低下を示した茎やCdSSe等の支店およびCdSSe等とZnO間の高速電荷転送を示しています。 verti的に整列されたZnOを基板に直接電子輸送経路を提供し、可視光による光励起後の効率的な電荷分離を可能にする茎。上記の特性の組み合わせは、ZnO / CdSSe等は、太陽電池、光触媒、および光電子デバイスへの応用のための有望な候補をnanotreesなります。

図1は、ZnO / CdSSe等のNTの成長メカニズムを示しています。手順は、非接触気固体（VS）成長に続いて、触媒気相 - 液相 - 固相（VLS）処理を含みました。最初のVLS工程では、ZnOとCは、金属亜鉛及び酸化炭素を生じ、Ar雰囲気中で反応させます。亜鉛は、その後、サファイア基板上に金の前駆体中に溶解します。 ZnOナノワイヤは、溶解Znおよび残留酸素から成長します。第二ステップでは、短いのZnOシードの上にVLS-VSにより長いのZnOナノワイヤの成長中の空気の結果への暴露。 VLS-VS機構は以前11,12詳細に説明されています。最後のステップでは、CdSSe等の枝は、ZnOナノワイヤ上に、触媒なしで、直接成長します。 最初のステップ（プロトコル1.2）の後に得られたZnOナノワイヤーのSEM像（a）は、図2に示さ...

ここでは、CdSSe等の枝が垂直配向のZnOナノワイヤ上で成長させた新たなツリー状の階層のZnO / CdSSe等のナノ構造を作製し、特徴づけます。得nanotreesは太陽エネルギー変換、および他の光電子デバイスのための潜在的な材料です。

階層型のZnO / CdSSe等ヘテロNanotreesの合成

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

本実験の全体的な目的は、酸化亜鉛の茎と硫化セレン化カドミウムの枝を持つ樹状ナノ構造を合成し、その形態、結晶構造、および光学特性を評価することです。この手法は、光学および電気光学分野におけるナノ複合材料の応用に関する重要な課題を解決するのに役立ちます。この手法の主な利点は、化学気相成長法が、明確な界面を持つ樹状ナノ構造を製造するための簡便かつ費用対効果の高い方法であることです。カドミウム・スルホセレニド枝が可視光を吸収し、酸化亜鉛の茎とタイプIIヘテロ接合を形成します。このヘテロ接合により、枝から茎への効率的な電子移動が促進されます。光学特性から、これらのナノツリーは、太陽電池やその他の光電子デバイスなど、Zスキーム電荷移動機構を利用するアプリケーションに適した有望な材料であることが示されています。本内容は、酸化亜鉛・カドミウム・硫黄・セレンのナノツリーに関する知見を提供しますが、ナノワイヤー、ナノチューブ、ナノボットなどの他の系にも適用可能です。一般的に、この手法に不慣れな場合は、乳化、温度、フッ化物などの各パラメータがナノツリーの形態に影響を与えるため、習得に困難が伴うと考えられます。まず、サファイアスライドを99.5%エタノール中で5分間超音波洗浄します。次に、スパッタコーターを用いて、スライド上に厚さ10 nmの金薄膜を堆積させます。続いて、酸化亜鉛ナノパウダーと活性炭を質量比1:1で混合した1 gを、10 mLの99.5%エタノールに加えて撹拌します。混合物を20 °Cの水槽で30分間ソニケーションします。この工程により、混合物中に気泡が残っていないことを確実にし、酸化亜鉛とカーボンを密接に接触させます。超音波処理した混合物を80 °Cで5時間乾燥させます。次に、乾燥した混合物をアルミナ燃焼ボートに入れ、スパチュラで押し固めて混合物から空気を排除します。燃焼ボートの上に、金コーティングされたスライドを金面を下にして置きます。ボートを水平管状炉の石英管の中央に配置します。次に、炉の加熱および冷却パラメータを設定します。室温で1時間、アルゴンガスを40 standard cubic centimeters per minuteの流量で流し、管内をパージします。次に、室温から900 °Cまで毎分80 °Cの速度で昇温し、その温度で2時間保持します。その後、反応に酸素を供給するため、チューブの両端を開放します。チューブを開放した状態で、サンプルを900 °Cでさらに3時間加熱し続けます。電気炉を毎分10 °Cの速度で室温まで冷却し、ボートとスライドを取り出します。スライド上の白い膜が酸化亜鉛ナノワイヤです。次に、硫化カドミウムとセレン化カドミウムの粉末をそれぞれ0.25 gずつ十分に混合し、その混合物を別のアルミナ燃焼ボートに入れます。混合物を十分に圧縮します。酸化亜鉛ナノワイヤをコーティングしたスライドを、ボートから約10 cm下流に配置します。ボートを石英炉管の中心に配置します。スライド上で、酸化亜鉛ナノワイヤが上を向いていることを確認します。再度、電気炉のパラメータを設定します。室温で1時間、アルゴンガスを用いて40 standard cubic centimeters per minuteで電気炉の石英管内をパージします。次に、電気炉を毎分80 °Cの速度で820 °Cまで加熱し、820 °Cで30分間保持します。温度を変えると、組成と形態が変化します。その後、毎分10 °Cの速度で室温まで冷却し、ボートとスライドを電気炉から取り出します。酸化亜鉛・カドミウム硫化セレン・ナノツリーは、スライド上にオレンジ色の薄膜として得られます。同様の手順を用いて、清潔な金コートサファイア・スライド上に酸化亜鉛およびカドミウム硫化セレン・ナノワイヤのコントロール試料を調製します。走査電子顕微鏡、X線粉末回折、およびエネルギー分散型X線分光法を用いて、ナノ構造を評価します。光ルミネッセンス発光スペクトルを取得し、時間分解光ルミネッセンスおよび蛍光減衰寿命を測定します。酸化亜鉛ナノワイヤ上に化学気相蒸着法を用いて硫化セレン化カドミウムナノワイヤを成長させ、樹状ナノ構造を形成しました。茎部分は硫化セレン化カドミウムで被覆されています。ナノツリーは、純粋な酸化亜鉛ナノワイヤと純粋な硫化セレン化カドミウムナノワイヤの両方に特徴的なX線回折ピークを示しました。XRDスペクトルで観察された追加のピークは、酸化亜鉛の茎上の点欠陥に形成され、枝の成長を開始させる硫化セレン化カドミウムの異なる相に割り当てられます。枝における硫黄とセレンのモル比は、EDSおよびXRDから約54対46であると決定されました。モル比はブランチのバンドギャップに影響を与え、ブランチの成長温度を変化させることで調整可能です。ナノツリーの光ルミネッセンス寿命は、酸化亜鉛および硫化セレン化カドミウムナノワイヤの寿命よりも短くなっていました。これは、ナノ構造の界面を介して高速な電子伝達が起こり、別の緩和経路が提供されていることを示唆しています。この手法を習得すれば、適切に実施した場合、8時間で完了させることができます。酸化亜鉛の調製に6時間、カドミウム・スルホセレニドの成長に2時間を要します。なお、硫化カドミウムおよびセレン化カドミウムを用いた作業は極めて危険であることに十分注意してください。また、本手順の実施中は、手袋、白衣、およびつま先の隠れた靴の着用などの予防措置を常に講じる必要があります。

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化学

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我々は、垂直方向に順序付けられた小分子有機ナノワイヤーの超高密度アレイを製造するための簡単​​な方法を報告している。この方法は、安価に、任意の基板上に成長させることができる複雑なヘテロ構造ハイブリッドナノワイヤーの幾何学的形状の合成を可能にする。これらの構造は、有機エレクトロニクス、オプトエレクトロニクス、化学センシング、太陽光発電やスピントロニクスの潜在的なアプリケーションを持っている。...

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CdSとCdSeからなる棒状および四足状の多成分ナノ構造のシード合成のためのプロトコルが提示されます。...

のCdSe / CdSのロッドやテトラポッドナノ結晶のシードの合成

さまざまな手順が複合酸化物薄膜のエピタキシャル成長にアトミックに定義されたテンプレートを調製するために概説されている。単結晶のSrTiO 3（001）と、DyScO 3の化学処理は、（110）基板は、原子的に平滑な、単一の終端表面を得るために行った。のCa 2 Nbの3 O 10 -ナノシートは、任意の基板上でアトミックに定義されたテンプレートを作成するために使用された。...

複合酸化物薄膜のエピタキシャル成長のために原子的に定義されたテンプレート

プラズマ化学蒸着法により、高c軸(0002)ZnO薄膜を直接合成する方法を提供しました。紫外光検出器の検出層として、Ptインターディジテッド電極と組み合わせた合成時のZnO薄膜が使用され、その優れた応答性と信頼性の組み合わせにより高い性能を示しました。...

プラズマによる高c軸ZnO薄膜の合成とキャラクタリゼーションは、化学気相堆積システムとそのUV光検出器アプリケーションを強化しました

自立型エピタキシャルダブルヘテロ構造を得るための一段階の製造方法が提供されます。このアプローチは、高出力の電気的性能を有する圧電nanogeneratorにつながる、エピタキシャル単一ヘテロ構造のより高い数密度でのZnOのカバレッジを達成できます。...

予熱水熱を利用したピエゾ電気NanogeneratorためのZnOナノロッド/グラフェン/ ZnOのナノロッドエピタキシャルダブルヘテロ構造の作製

本稿では、設計および高品質 Al ドープ ZnO (AZO) シード層上に成長した ZnO ナノロッド (陸) の効率的な逆 SMPV1:PC71BM 太陽電池を作製する方法をについて説明します。縦方向に ZnO 陸展示高結晶性、配向。太陽電池の電力変換効率は、6.01%...

整列垂直方向に配向 ZnO ナノロッド配列と反転小さな分子の太陽電池の応用

高品質ショットキー接触の達成はヘテロ構造電界効果トランジスタ (Hfet) の効率的なゲート変調を実現するために不可欠です。プラズマ援用分子線エピタキシによる GaN テンプレート上に成長した高密度 2 次元電子ガス (2 deg) と Zn 極性 BeMgZnO/酸化亜鉛ヘテロ構造をショットキー...

プラズマ援用分子線エピタキシー法により成長した Zn 極性 ZnO/BeMgZnO へテロ構造をショットキー ダイオードの作製

第一原理計算を用いた1次元ヴァンデルワールヘテロ構造におけるプローブタイプIIバンドアライメント

双晶構造光触媒を用いた可視光応答性ZnCoS/ZnCdSを作製する合成技術と、H2 発生およびベンズアルデヒド生成における光触媒活性と選択性の光酸化還元反応試験技術を紹介する。...

エネルギー応用における多機能酸化還元光触媒のための双晶構造ZnCoS/ZnCdSの合成と性能評価

学ぶ ZnO/CdSSe等ヘテロナノツリーの化学気相成長法による合成と特性評価。形態・結晶構造・光学特性を解析し、太陽エネルギー変換や光電子デバイスへの応用可能性を示す。

階層型のZnO / CdSSe等ヘテロNanotreesの合成

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