Синтез Иерархическая ZnO / CdSSe гетероструктуре Nanotrees

Общая цель этого эксперимента — синтезировать древовидную наноструктуру со стеблями оксида цинка и ветвями сульфоселенида кадмия. И характеризуют его морфологию, кристаллическую структуру и оптические свойства. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы применения нанокомпозитных материалов в оптических и электрооптических приложениях.

Основное преимущество этого метода заключается в том, что химическое осаждение из газовой фазы является простым и экономичным способом получения древовидных наноструктур с четко определенными границами раздела. Ветви сульфоселенида кадмия поглощают видимый свет и образуют гетеропереход типа II со стеблем оксида цинка. Гетеропереход способствует эффективному переносу электричества от ветвей к стеблю.

Оптические свойства указывают на то, что нанодеревья являются перспективными материалами для приложений, которые выигрывают от механизма передачи заряда по z-схеме, таких как солнечные батареи и другие оптоэлектронные устройства. Хотя этот материал может дать представление о нанодеревьях сульфоселенида цинка и оксида кадмия, он также может быть применен к другим системам, таким как нанопроволоки, нанотрубки, наноботы и так далее. Как правило, люди, плохо знакомые с этим методом, будут испытывать трудности, потому что каждый параметр, такой как эмульгация, температура и фтор, будет влиять на морфологию нанодеревьев.

Сначала очистите сапфировое стекло с помощью ультразвука в 99,5% этаноле в течение пяти минут. Затем с помощью распылительной коатерки нанесите на предметное стекло золотую пленку толщиной 10 нанометров. Затем размешайте один грамм смеси один к одному по массе нанопорошка оксида цинка и активированного угля в 10 миллилитрах 99,5% этанола.

Обработайте смесь ультразвуком на водяной бане при температуре 20 градусов Цельсия в течение 30 минут. Этот этап гарантирует, что в смеси не будет воздуха. А оксид цинка и углерод находятся в тесном контакте.

Высушите обработанную ультразвуком смесь при температуре 80 градусов Цельсия в течение пяти часов. Затем поместите сухую смесь в лодочку для сгорания из оксида алюминия и уплотните ее шпателем, чтобы исключить попадание воздуха из смеси. Поместите позолоченную горку на верхнюю часть лодки для сжигания золотой стороной вниз.

Поместите лодочку в центр кварцевой трубки горизонтальной трубчатой печи. Затем установите параметры нагрева и охлаждения на печи. Продуйте трубку газообразным аргоном со скоростью расхода 40 стандартных кубических сантиметров в минуту при комнатной температуре в течение одного часа.

Затем увеличьте температуру с комнатной до 900 градусов Цельсия на 80 градусов Цельсия в минуту и оставайтесь при этой температуре в течение двух часов. Затем откройте трубку для подачи воздуха с обоих концов, чтобы обеспечить кислород для реакции. Продолжайте нагревать образец при температуре 900 градусов Цельсия с открытой для воздуха трубкой в течение трех часов.

Охладите печь до комнатной температуры при 10 градусах Цельсия в минуту и снимите лодочку и горку. Белая пленка на предметном стекле состоит из нанопроволок оксида цинка. Далее тщательно перемешиваем по 0,25 грамма порошка сульфида кадмия и порошка селенида кадмия и помещаем смесь в другую лодку для сжигания глинозема.

Хорошо уплотните смесь. Поместите горку с нанопроволочным покрытием из оксида цинка примерно в 10 сантиметрах вниз по течению от лодки. Поместите лодочку в центр трубки кварцевой печи.

На предметном стекле убедитесь, что нанопроволоки оксида цинка обращены вверх. Снова устанавливаем параметры на печи. Продуйте кварцевую трубку печи газообразным аргоном со скоростью 40 стандартных кубических сантиметров в минуту при комнатной температуре в течение одного часа.

Затем нагрейте печь до 820 градусов Цельсия со скоростью 80 градусов Цельсия в минуту и удерживайте температуру на уровне 820 градусов в течение 30 минут. Другая температура приведет к другому составу и морфологии. Затем охладите печь до комнатной температуры при 10 градусах Цельсия в минуту и снимите лодочку и горку с печи.

Нанодеревья сульфоселенида оксида цинка и кадмия получаются в виде оранжево-желтой пленки на предметном стекле. Подготовьте контрольные образцы нанопроволок оксида цинка и сульфоселенида кадмия на чистых сапфировых предметных стеклах с золотым покрытием с использованием тех же процедур. Определение характеристик наноструктур с помощью сканирующей электронной микроскопии, рентгеновской порошковой дифракции и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии.

Получение спектров излучения фотолюминесценции и измерение временных результатов фотолюминесценции и времен распада флуоресценции. Нанопроволоки сульфоселенида кадмия были выращены методом химического осаждения из газовой фазы на нанопроволоках оксида цинка с образованием древовидных наноструктур. Стебли были покрыты сульфоселенидом кадмия.

Нанодеревья показали пики рентгеновской дифракции, характерные как для чистых нанопроволок оксида цинка, так и для чистых нанопроволок сульфоселенида кадмия. Дополнительный пик, наблюдаемый в спектре дифрактометра, относится к другой фазе сульфоселенида кадмия, образующейся на точечных дефектах на стебле оксида цинка, инициирующей рост ветвей. Молярное процентное соотношение серы и селена в ветвях было определено по данным EDS и XRD как около 54 к 46.

Молярное соотношение влияет на запрещенную зону ветвей и может быть настроено путем изменения температуры роста ветвей. Время жизни фотолюминесценции нанодеревьев было короче, чем время жизни нанопроволок оксида цинка и сульфоселенида кадмия. Это говорит о том, что быстрый электронный перенос происходит через границу наноструктуры, обеспечивая альтернативный путь релаксации.

После освоения этой техники ее можно выполнить за восемь часов, если она выполнена правильно. Шесть часов для получения оксида цинка и два часа для роста сульфоселенида кадмия. И не забывайте, что работа с кадмием, серой и селенидом кадмия может быть крайне опасной.

И во время выполнения этой процедуры всегда следует соблюдать меры предосторожности, такие как ношение перчаток, лабораторного халата и закрытой обуви.