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Chemistry

श्रेणीबद्ध ZnO / CdSSe heterostructure Nanotrees के संश्लेषण

Published: November 29, 2016 doi: 10.3791/54675
Automatic Translation
1,2, 1,2, 1,2, 1,2, 1,2
1Department of Chemistry & Biochemistry, University of Delaware, 2Department of Physics & Astronomy, University of Delaware

Summary

यहाँ, हम तैयार है और उपन्यास पेड़ की तरह श्रेणीबद्ध ZnO / CdSSe nanostructures, जहां CdSSe शाखाओं खड़ी गठबंधन जेडएनओ nanowires पर हो रहे हैं विशेषताएँ। जिसके परिणामस्वरूप nanotrees सौर ऊर्जा रूपांतरण और अन्य ऑप्टो इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए एक संभावित सामग्री रहे हैं।

Abstract

एक दो कदम रासायनिक वाष्प जमाव प्रक्रिया यहाँ पेड़ की तरह श्रेणीबद्ध ZnO / CdSSe असमलैंगिक nanostructures तैयार करने के लिए कार्यरत है। संरचनाओं ZnO nanowires कि खड़ी एक पारदर्शी नीलमणि सब्सट्रेट पर गठबंधन कर रहे हैं पर हो CdSSe शाखाओं से बना रहे हैं। आकृति विज्ञान स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के माध्यम से मापा गया था। क्रिस्टल संरचना एक्स-रे पाउडर विवर्तन विश्लेषण द्वारा निर्धारित किया गया था। दोनों ZnO स्टेम और CdSSe शाखाओं एक मुख्य रूप से wurtzite क्रिस्टल संरचना है। CdSSe शाखाओं में है और एसई की तिल अनुपात ऊर्जा फैलानेवाला एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा मापा गया था। CdSSe शाखाओं दृश्य प्रकाश के अवशोषण में परिणाम। Photoluminescence (पीएल) स्पेक्ट्रोस्कोपी से पता चला है कि स्टेम और शाखाओं एक प्रकार द्वितीय heterojunction के रूप में। पीएल जीवन भर के माप के पेड़ से उत्सर्जन के जीवनकाल में कमी देखी गई है जब व्यक्ति ZnO से उत्सर्जन तनों या CdSSe शाखाओं की तुलना में और CdSSe और ZnO के बीच तेजी से चार्ज हस्तांतरण का संकेत मिलता है। VERTIबड़ी सफाई से गठबंधन ZnO सब्सट्रेट करने के लिए एक सीधा इलेक्ट्रॉन परिवहन मार्ग प्रदान करते हैं और photoexcitation के बाद कुशल प्रभारी जुदाई दृश्य प्रकाश द्वारा अनुमति देने के लिए उपजा है। उपरोक्त गुणों के संयोजन ZnO / CdSSe सौर कोशिकाओं, photocatalysis, और ऑप्टो इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में अनुप्रयोगों के लिए होनहार उम्मीदवारों nanotrees बनाता है।

Introduction

ZnO 3.3 eV के एक बैंड अंतराल (बीजी), एक उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता, और एक बड़े exciton बंधन ऊर्जा 1,2 की विशेषता एक द्वितीय छठी अर्धचालक है। यह ऑप्टिकल उपकरणों में वर्तमान और भविष्य के अनुप्रयोगों, सौर कोशिकाओं, और photocatalysis की अधिकता के साथ एक प्रचुर मात्रा में semiconducting सामग्री है। हालांकि, ZnO जो दिखाई वर्णक्रमीय रेंज में अपने आवेदन की सीमा पारदर्शी है। इसलिए, इस तरह के संकीर्ण-गैप अर्धचालक 3, डाई अणु 4, और सहज पॉलिमर 5 के रूप में सामग्री दृश्य प्रकाश को अवशोषित, अक्सर दृश्य प्रकाश के अवशोषण के लिए ZnO संवेदनशील बनाने के लिए नियोजित किया गया है।

सीडीएस (बीजी 2.43 EV) और सीडीएसई (बीजी 1.76 eV) आम द्वितीय छठी संकीर्ण-गैप अर्धचालक हैं और अधिकता जांच की गई है। त्रिगुट मिश्र CdSSe की बीजी और जाली मापदंडों छठी घटकों 6.7 की तिल अनुपात में अलग से समायोजित किया जा सकता है। ZnO / CdSSe nanocomposites कुशल photov में परिणाम के लिए सूचित किया गया हैoltaic ऊर्जा रूपांतरण 8,9।

CdSSe शाखाओं का सुधार हुआ है दृश्य प्रकाश अवशोषण के साथ एक सब्सट्रेट की ओर खड़ी गठबंधन जेडएनओ nanowires के कुशल इलेक्ट्रॉन परिवहन मार्ग का मेल स्टेम और शाखाओं 9,10 के बीच कुशल इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण करने के लिए नेतृत्व किया। इस प्रकार, हम एक नए पेड़ की तरह ZnO / CdSSe nanostructure, जहां खड़ी गठबंधन जेडएनओ nanowires CdSSe शाखाओं के साथ सजाया जाता है संश्लेषित। यह समग्र सामग्री उपन्यास सौर ऊर्जा रूपांतरण उपकरणों के लिए एक इमारत ब्लॉक के रूप में कार्य कर सकते हैं।

इस प्रोटोकॉल का वर्णन कैसे ZnO nanowire सरणियों एक प्रक्रिया है कि पहले 11 प्रकाशित किया गया है के बाद, ZnO और सी पाउडर से एक कदम रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) द्वारा एक नीलमणि सब्सट्रेट पर हो रहे हैं। जेडएनओ nanowires की वृद्धि के बाद, सीवीडी का एक दूसरा कदम ZnO nanowires पर CdSSe शाखाएं विकसित करने के लिए कार्यरत है। हम एक्स-रे पाउडर विवर्तन (XRD), स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM), और रोजगारऊर्जा फैलानेवाला एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईडीएस) क्रिस्टल संरचनाओं, आकृति विज्ञान, और ZnO / CdSSe nanotrees (एनटीएस) की संरचना को मापने के लिए। शाखाओं और स्टेम के बीच ऑप्टिकल गुण और आरोप वाहक स्थानांतरण तंत्र photoluminescence (पीएल) स्पेक्ट्रोस्कोपी और समय हल पीएल जीवन भर के मापन द्वारा जांच की गई है।

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Protocol

1. के संश्लेषण पेड़ की तरह ZnO / CdSSe Nanostructures

  1. नीलमणि substrates के pretreatment और सोने की कोटिंग
    नोट: फिल्म सोना ZnO nanowires के विकास में एक उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है।
    1. sonication के 5 मिनट के साथ स्वच्छ नीलमणि स्लाइड (एक विमान, 10 × 10 × 1 मिमी) 99.5% इथेनॉल में Au sputtering के लिए सब्सट्रेट तैयार करने के लिए।
    2. एक धूम coater और सोने के लक्ष्य के साथ नीलमणि स्लाइड पर एक 10 एनएम (± 2 एनएम) सोने की -thick फिल्म जमा।
  2. जेडएनओ nanowires के संश्लेषण
    नोट: sonication कदम 1.2.2 परिणाम एक सजातीय ZnO में और कार्बन (ZnO / सी) मिश्रण। मिश्रण के बाद, मिश्रण एक ग्रे रंग के लिए बदल जाता है। संघनन कदम 1.2.3 सुनिश्चित करता है कि कोई हवा के मिश्रण में और उस ZnO और कार्बन निकट संपर्क में हैं मौजूद है। सीवीडी के बाद, जेडएनओ nanowires की एक सफेद फिल्म सब्सट्रेट पर जमा किया जाना चाहिए, ओर नाव की दिशा नीचे की ओर।
    1. मिक्स ZnO Nanopowder और activ की 1 ग्रामपैदा कार्बन (50:50 के जन अंश) 10 99.5% की मिलीलीटर इथेनॉल में और एक रंग के साथ अच्छी तरह से हलचल।
    2. 30 मिनट के लिए 20 डिग्री सेल्सियस पर एक पानी के स्नान में मिश्रण Sonicate, और फिर 80 डिग्री सेल्सियस पर ~ 5 घंटे के लिए एक ओवन में सूखी।
    3. एक एल्यूमिना नाव में ZnO / सी मिश्रण रखें और यह कॉम्पैक्ट एक रंग के साथ अच्छी तरह से।
    4. एल्यूमिना नाव के शीर्ष पर सोने में लिपटे नीलमणि स्लाइड प्लेस, सोने में लिपटे नीचे की ओर का सामना करना पड़ के साथ। एक क्षैतिज ट्यूब भट्ठी में क्वार्ट्ज ट्यूब के केंद्र में एल्यूमिना नाव रखें।
    5. कमरे के तापमान पर 40 SCCM (आरटी) के प्रवाह की दर में गिरफ्तारी के साथ 1 घंटे के लिए क्वार्ट्ज ट्यूब पर्ज। 80 डिग्री सेल्सियस / मिनट की दर से 900 डिग्री सेल्सियस के लिए आरटी से तापमान में वृद्धि और आर्गन प्रवाह की दर स्थिर रखने।
    6. 2 घंटे के लिए 900 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पकड़ो। रबड़ डाट गैस inlets को हटाने के द्वारा दोनों सिरों पर क्वार्ट्ज ट्यूब खोलें और हवा ट्यूब प्रतिक्रिया के लिए ऑक्सीजन प्रदान करने के लिए प्रवेश करते हैं।
    7. आरयू के साथ 3 घंटे के लिए 900 डिग्री सेल्सियस पर प्रतिक्रिया तापमान रखेंbber stoppers हटा दिया। 10 डिग्री सेल्सियस / मिनट की दर से आरटी के लिए शांत हो जाओ।
    8. नाव और भट्ठी के बाहर स्लाइड ले लो।
  3. जेडएनओ nanowires पर CdSSe शाखाओं का बयान
    नोट: सीडीएस की एल्यूमिना नाव / एसई केंद्र क्वार्ट्ज ट्यूब में प्रदर्शित किया गया था। तैयार ZnO nanowires ऊपर की ओर का सामना करना पड़ और नाव से 10 सेमी नीचे की ओर थे। इस दूसरे सीवीडी के बाद, एक नारंगी / पीले फिल्म है, जो ZnO / CdSSe nanostructure है, स्लाइड पर जमा किया जाना चाहिए।
    1. सीडी और सीडीएसई (सीडीएस / एसई) पाउडर अच्छी तरह से (50:50 के जन अंश) की 0.5 ग्राम मिलाएं और एक एल्यूमिना नाव में मिश्रण रखें। मिश्रण अच्छी तरह से कॉम्पैक्ट।
    2. सीडीएस / एसई की एल्यूमिना नाव और क्वार्ट्ज ट्यूब में पहले से तैयार ZnO nanowire नमूना रखें।
    3. एक प्रवाह 1 घंटे के लिए आरटी पर 40 SCCM की दर से गिरफ्तारी के साथ ट्यूब पर्ज। 80 डिग्री सेल्सियस / मिनट की दर से 820 डिग्री सेल्सियस के लिए प्रतिक्रिया तापमान में वृद्धि। 30 मिनट के लिए 820 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पकड़ो।
    4. पर आरटी को शांत10 डिग्री सेल्सियस / मिनट की दर से। नाव और भट्ठी के बाहर स्लाइड ले लो।
  4. ZnO और CdSSe nanowires: नियंत्रण नमूने के संश्लेषण
    1. एक ही प्रयोगात्मक शर्तों के तहत धारा 1.2 में के रूप में जेडएनओ nanowires synthesize।
    2. धारा 1.3 में के रूप में CdSSe nanowires synthesize, एक ही प्रयोगात्मक शर्तों के तहत, सीडी और सीडीएसई रचना का एक ही राशि के साथ, लेकिन ZnO जमा स्लाइड के बजाय सब्सट्रेट के रूप में एक साफ, सोने में लिपटे नीलमणि स्लाइड के साथ।

2. रूपात्मक और क्रिस्टेलोग्राफिक विशेषता

  1. एक क्लैंप के साथ SEM मंच पर नमूना माउंट और SEM साधन के निर्वात चैम्बर में नमूना रखें। उच्च संकल्प मोड पर SEM छवियों 3 केवी के एक वोल्टेज में 12.0 मिमी की दूरी काम और 3,000X और 10,000 11,12 के बीच एक बढ़ाई साथ ले लो।
  2. का एक ही काम दूरी पर एक्स-रे डिटेक्टर का उपयोग एक ही नमूने के साथ ईडीएस डेटा ले12.0 मिमी। विश्लेषण मोड के लिए साधन सेट और 20 को 40 μA 13 के एक वर्तमान में जिसके परिणामस्वरूप 20 केवी वोल्टेज समायोजित।
  3. एक एक्स-रे पाउडर छान घन Kα विकिरण (λ = 1.5418 ए) 11,12 का उपयोग कर diffractometer पर XRD स्पेक्ट्रा लीजिए।

3. पी एल उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी और समय हल पीएल लाइफटाइम माप

नोट: पीएल स्पेक्ट्रा और समय सहसंबद्ध एकल फोटॉन गिनती (TCSPC) आरटी पर माप एक प्रवर्धित तिवारी का उपयोग कर बाहर किया गया: दूसरे हार्मोनिक पीढ़ी (एसएचजी) के बाद नीलम थरथरानवाला, 50 FSEC एक 400 एनएम तरंगदैर्ध्य पर केंद्रित दालों की एक ट्रेन के उत्पादन और 1.76 की एक बिजली उत्पादन मेगावाट 14 के साथ।

  1. एक नमूना धारक है कि लेजर करने के लिए ऊपर और डिटेक्टर के लिए नमूना चेहरे की स्थिति में नमूना ठीक करें। लेजर संरेखित नमूना पर ध्यान केंद्रित करने के लिए। पीएल उत्सर्जन एक फाइबर स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग कर 900 एनएम तरंग दैर्ध्य के लिए 500 एनएम से नमूने के स्पेक्ट्रा उपाय।
  2. एक एकल फोटोन डिटेक्टर का उपयोग करें (शुक्रियाlanche फोटो डायोड या phototube) एक रंग कांच फिल्टर और एक 500 या 650 एनएम हस्तक्षेप bandpass फिल्टर के साथ समय हल पीएल जन्मों को मापने के लिए।
  3. सम्मिलित ZnO, CdSSe, या ZnO / CdSSe नमूना धारक में स्लाइड। 500 एनएम bandpass फिल्टर और एक 650 एनएम bandpass फिल्टर के साथ CdSSe या ZnO / CdSSe नमूनों के साथ शुद्ध जेडएनओ nanowires उपाय।
  4. समय हल प्रतिदीप्ति क्षय जन्मों को मापने के लिए एक समय सहसंबद्ध फोटान काउंटर या एक तेजी से आस्टसीलस्कप का प्रयोग करें।

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Representative Results

चित्रा 1 ZnO / CdSSe एनटीएस की विकास तंत्र से पता चलता है। प्रक्रिया एक उत्प्रेरक वाष्प-तरल ठोस (वीएलएस) की प्रक्रिया एक गैर उत्प्रेरक वाष्प ठोस (वी एस) की वृद्धि के द्वारा पीछा शामिल किया गया। पहले वीएलएस चरण में, ZnO और सी ए आर वातावरण में प्रतिक्रिया, धातु Zn और कार्बन आक्साइड में जिसके परिणामस्वरूप। Zn बाद में नीलमणि सब्सट्रेट पर सोने अग्रदूत में भंग कर रहा है। जेडएनओ nanowires भंग Zn और अवशिष्ट ऑक्सीजन से बढ़ता है। दूसरे चरण में, लघु ZnO बीज के शीर्ष पर वीएलएस-वी.एस. द्वारा लंबे ZnO nanowires के विकास में हवा परिणामों के लिए जोखिम। वीएलएस-वी.एस. तंत्र पहले से 11,12 विस्तार से चर्चा की गई है। अंतिम चरण में, CdSSe शाखाओं सीधे हो जाना, एक उत्प्रेरक के बिना, जेडएनओ nanowire पर।

जेडएनओ nanowires पहला कदम के बाद प्राप्त (प्रोटोकॉल 1.2) के SEM छवियों चित्रा 2 में दिखाया जाता है (एक)। पेड़ की तरह nanostruct के SEM छवियोंures दूसरे चरण के बाद प्राप्त (प्रोटोकॉल 1.3) चित्रा 2 (ख) और (ग) में दिखाया जाता है। हम एनटीएस की संरचना का निर्धारण करने के लिए ईडीएस कार्यरत हैं। शाखाओं एस और Se निहित है, चारों ओर 0.53 की एक तिल प्रतिशत के अनुपात के साथ: 0.47। ईडीएस तत्व स्कैन चित्रा 2 (ग) में संकेत NT पर तीन अलग अलग स्थानों पर प्रदर्शन किया गया। आंकड़े 2 (घ), (ई), और (च) स्टेम की संरचना, शाखा, और टोपी, क्रमशः दिखाने । चित्रा 2 (छ) में रेखा के साथ एक तत्व लाइन स्कैन मानचित्रण चित्रा 2 (ज) में दिखाया गया है। तत्व स्कैन से पता चलता है कि टोपी और स्टेम स्पष्ट रूप से स्कैन है कि स्टेम के क्षेत्र में Zn और हे से ही पता चलता योगदान में प्रतिष्ठित किया जा सकता है। एनटीएस की क्रिस्टल संरचनाओं XRD के माध्यम से मापा गया। वे शुद्ध ZnO और CdSSe nanowires, 3 चित्र में दिखाया के क्रिस्टल संरचना की तुलना में कर रहे हैं। शुद्ध ZnO और CdSSe श nanowires(100), (002), (101) और (102) 13,15 में उम्मीद की हेक्सागोनल wurtzite संरचना, विशेषता चोटियों के साथ ओउ। ZnO के लिए (002) पर एक बहुत मजबूत और संकीर्ण चोटी खड़ी गठबंधन जेडएनओ nanowires के एक दिशात्मक विकास से समझाया जा सकता है। एनटीएस की XRD माप ZnO और CdSSe wurtzite संरचनाओं का एक संयोजन से पता चलता है। Se XRD डेटा से निर्धारित किया गया था 0.54 होना करने के लिए: 0.46, जो ईडीएस परिणाम से मेल खाती है वेगार्ड के कानून, एस के तिल अनुपात के अनुसार। एनटीएस में CdSSe एक अतिरिक्त शिखर कि (111) zincblende चरण के विमान के साथ सौंपा है और बाद में चर्चा की है पता चला है।

पीएल स्पेक्ट्रा और समय हल पीएल TCSPC रोजगार माप, क्रमशः चित्रा 4 (क) और (ख) में दिखाया जाता है। चित्रा 4 में (एक), ZnO, CdSSe, और ZnO / CdSSe की प्रतिदीप्ति उत्सर्जन 514 एनएम, 646 एनएम, और 627 एनएम क्रमश Maxima है। एक 500 एनएम bandpass फिल्टर था , ZnO पीएल जीवन भर के माप के लिए चुना है, जबकि एक 650 एनएम फिल्टर CdSSe और ZnO / CdSSe एनटीएस से उत्सर्जन को मापने के लिए इस्तेमाल किया गया था। समय हल पीएल माप एकल या द्वि-घातीय कार्यों का उपयोग कर लगाया गया था। चित्रा 2 (ख), ZnO / CdSSe एनटीएस (0.11 NSEC) के पी एल जीवन भर एक 400 एनएम उत्तेजना पर या तो ZnO (3.67 NSEC) या CdSSe (1.06 NSEC) के जीवन काल की तुलना में कम है। इस ZnO की सीबी चालन बैंड CdSSe की (सीबी) से तेजी से इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण के द्वारा समझाया जा सकता है। पृथक nanowires में, उत्साहित इलेक्ट्रॉनों एक nanosecond समय के पैमाने पर radiatively recombine। CdSSe शाखाओं ZnO स्टेम के साथ संपर्क में हैं, उत्साहित इलेक्ट्रॉनों गैर radiatively CdSSe से ZnO करने के लिए, एक समय के पैमाने है कि इंटरफेस पर निर्भर करता है और कहा कि विकिरण जीवन भर की तुलना में बहुत तेजी से हो सकता है के साथ हस्तांतरण कर सकते हैं। इसलिए, ZnO / CdSSe एनटीएस की पीएल जीवन भर इंटरफेस के पार इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण से कम है।

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चित्रा 1. ZnO / CdSSe एनटीएस के योजनाबद्ध संश्लेषण। भट्ठी के अंदर सेट-अप छोड़ दिया पर दिखाया गया है। आर के वीएलएस प्रक्रिया, हवा में वीएलएस-VS प्रक्रिया, और CdSSe शाखाओं का बयान: निम्नलिखित छवियों को शामिल NT तैयारी के तीन चरणों दिखा। रेफरी से reproduced। 17. यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र 2
2. SEM छवियों और ईडीएस स्पेक्ट्रा चित्रा। क) सीवीडी के माध्यम से तैयार ZnO nanowires के SEM छवि, ख) और ग) सीवीडी के माध्यम से तैयार ZnO / CdSSe एनटीएस के SEM छवियों; ZnO स्टेम, CdSSe टोपी, और ZnO / CdSSe एनटीएस की CdSSe शाखा के ईडीएस स्पेक्ट्रा डी में दिखाया जाता है ई), और एफ), क्रमशः, एच)) जी में दिखाया लाइन, रेफरी से reproduced साथ तत्व लाइन स्कैन। 17. यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र तीन
चित्रा 3. XRD ZnO, CdSSe, ZnO / CdSSe एनटीएस की स्पेक्ट्रा। (100), (002), (101) और (102) चोटियों, नंगे nanowires के लिए ZnO और CdSSe wurtzite संरचना की विशेषता, दिखाए जाते हैं। एनटीएस से अतिरिक्त चोटियों, zincblende संरचना में CdSSe की (111) विमान के साथ पहचाना जा सकता है के रूप में पाठ में चर्चा की। रेफरी से reproduced। 17. कृपया गयह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ चाटना।

चित्रा 4
चित्रा 4. पी एल स्पेक्ट्रा और TSCPC माप। पीएल स्पेक्ट्रा (क) और TSCPC माप एकल घातीय क्षय के साथ सज्जित (ख) ZnO, CdSSe, और ZnO / CdSSe एनटीएस एक 400 एनएम तरंगदैर्ध्य लेजर के साथ उत्साहित की। ZnO, CdSSe, और ZnO / CdSSe के पीएल स्पेक्ट्रा शो प्रतिदीप्ति 514 एनएम, 646 एनएम, और 627 एनएम, क्रमशः। ZnO, CdSSe, और ZnO / CdSSe जन्मों 3.67 NSEC, 1.32 NSEC, और 0.72 NSEC, क्रमशः रहे हैं। रेफरी से reproduced। 17. यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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Discussion

जेडएनओ nanowires (उपजा) के ऊर्ध्वाधर संरेखण सब्सट्रेट पर epitaxial विकास पर आधारित है। जेडएनओ nanowires <0001> दिशा है कि नीलम 12 के एक विमान की अवधि के साथ मेल खाता साथ रियायत के तौर पर बढ़ता है। इसलिए, प्रकार और सब्सट्रेट की गुणवत्ता बहुत महत्वपूर्ण हैं। सब्सट्रेट पर सोने की कोटिंग, 5 से 20 समुद्री मील दूर करने के लिए एनएम से की विभिन्न मोटाई, परीक्षण और ZnO nanowires के विकास में कोई महत्वपूर्ण अंतर दिखाया गया है। जेडएनओ nanowires की लंबाई ZnO / सी मिश्रण है कि प्रयोग किया जाता है, Ar प्रवाह की दर, और हवा जोखिम समय की राशि बदलकर समायोजित किया जा सकता है। एक सुसंगत लंबाई के साथ ZnO nanowires synthesizing के लिए, एक अच्छी तरह से परिभाषित अनुपात या कृत्रिम हवा (ऑक्सीजन / नाइट्रोजन के मिश्रण) के साथ एक ऑक्सीजन / आर्गन मिश्रण वाहक गैस के रूप में सिफारिश की है। अब तक सबसे लंबे समय तक ZnO nanowires कि इस पद्धति का उपयोग हमारी प्रयोगशाला में विकसित किया गया है 30 माइक्रोन थे, और कम से कम 5 माइक्रोन थे।

14। एस और एसई की तिल अनुपात में बदलाव के लिए, कई परीक्षणों ट्यूब में सही सेटिंग्स और स्थिति खोजने के लिए आवश्यक हो सकता है। जिसके परिणामस्वरूप ZnO / CdSSe एनटीएस के रंग का है कि क्या उचित अनुपात हासिल की थी पहली बार एक सूचक है; यह नारंगी होना चाहिए। एक चमकीले पीले रंगएक उच्च सल्फर सामग्री को इंगित करता है, जबकि एक गहरे लाल रंग CdSSe में बहुत अधिक सेलेनियम इंगित करता है। वास्तविक अनुपात ईडीएस या XRD से मापा जा सकता है।

CdSSe शाखाओं एक CdSSe / ZnO कोर-खोल संरचना के बजाय के गठन के लिए कारण क्रिस्टल संरचना की माप के द्वारा समझाया जा सकता है। XRD 26.5 डिग्री पर एक कंधे कि (111) CdSSe की zincblende चरण के विमान के रूप में पहचाना जाता है (चित्रा 3) 16 से पता चलता है। CdSSe शाखाओं के विकास की संभावना (1010) हेक्सागोनल ZnO स्टेम की सतह पर बिंदु दोष द्वारा शुरू की है। zincblende चरण की घटना ZnO की (1010) सतह कि पूर्णांक संख्या से उनकी जाली मापदंडों में मतभेद है और epitaxial विकास को जन्म दे सकते हैं पर घन CdSSe के विकास से समझाया जा सकता है। शाखाओं अब हो जाना, क्रिस्टल संरचना को और अधिक स्थिर हेक्सागोनल चरण है कि मजबूत (101) XRD में संकेत के लिए खातों में विलीन हो जाती है। चूंकि जाली मापदंडों determi हैंतिल अनुपात द्वारा नेड, और तिल अनुपात विकास तापमान, सभी मापदंडों को प्रभावित तापमान महत्वपूर्ण है से सावधान समायोजन पर निर्भर करता है।

इस शाखाओं और स्टेम में विभिन्न सामग्रियों से बना पेड़ की तरह nanostructures की एक प्रदर्शन है। विधि अन्य सामग्री संयोजन के लिए सिद्धांत काम में करना चाहिए। हालांकि, स्टेम की जाली मापदंडों और शाखाओं के बीच कुछ संबंध में आदेश एक कोर-खोल संरचना के बजाय शाखाएं विकसित करने के लिए आवश्यक है। इसके अलावा, शाखा सामग्री के बयान तापमान पिछले तैयारी कदम में स्टेम के विनाश को रोकने के लिए स्टेम सामग्री की है कि नीचे होना चाहिए। nanoparticle संश्लेषण के लिए एक वैकल्पिक तरीका solvothermal विकास शामिल है। वहाँ पेड़ की तरह समग्र solvothermal तरीकों से संश्लेषित एनटीएस के बारे में रिपोर्ट की एक मुट्ठी भर रहे हैं। solvothermal तरीकों के साथ तुलना में, विलायक मुक्त सीवीडी और पर्यावरण के अनुकूल है और मीटर की तैयारी में सक्षम बनाता हैउच्च शुद्धता के साथ aterials। हालांकि, सीवीडी भी कुछ सीमाएं हैं। सीवीडी आमतौर पर उच्च तापमान पर चलाया जा रहा है व्यापारियों भाप बनकर, और तैयार नमूनों ऊंचा तापमान पर विभिन्न रचनाओं हो सकता है।

सारांश में, हम एक उपन्यास ZnO / CdSSe खड़ी गठबंधन पेड़ की तरह nanostructure तैयार किया। दोनों ZnO उपजी है और CdSSe शाखाओं wurtzite संरचना में मुख्य रूप से थे। TCSPC माप ZnO को CdSSe शाखाओं से तेजी से चार्ज हस्तांतरण उपजा दिखा। CdSSe शाखाओं की ट्यून करने योग्य बीजी, पारदर्शी ZnO उपजा है, और दोनों के बीच कुशल चार्ज हस्तांतरण बनाता ZnO / CdSSe एनटीएस ऑप्टिकल, फोटोवोल्टिक, और photoelectrochemical अनुप्रयोगों के लिए एक होनहार सामग्री।

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Disclosures

डेटा और इस लेख में आंकड़े ली एट अल। 17 से नैनो में साहित्य से उद्धृत कर रहे हैं।

Acknowledgments

लेखकों XRD स्पेक्ट्रा और धूम coater उपकरणों के साथ सहायता के लिए लालकृष्ण booksh के साथ उनकी मदद के लिए Svilen Bobev धन्यवाद।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
ZnO Sigma Aldrich 1314-13-2
Activated Carbon Alfa 231-153-3
CdSe Sigma Aldrich 1306-24-7
CdS Sigma Aldrich 1306-23-6
Sapphire MTI 2SP a-plane, 10 × 10 × 1 mm
Furnace Lindberg Blue M SSP
Scanning electron microscope Hitachi S5700 assembled with an Oxford Inca X-act detector
X-ray powder diffractometer Rigaku MiniFlex filtered Cu Kα radiation (λ=1.5418 Å)
Amplified Ti:sapphire oscillator Coherent Mantis Coherent Legend-Elite
Single photon detection module ID Quantique ID-100
Sputter coater Cressington 308 assembled with gold target
Fiber probe spectrometer Photon Control SPM-002
Colored Glass Filter Thorlabs FGB37-A - Ø25 mm BG40 AR Coated: 350 - 700 nm
Compressed argon gas Keen 7440-37-1

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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रसायन विज्ञान अंक 117 ZnO CdSSe nanostructure जीवन भर XRD प्रतिदीप्ति
श्रेणीबद्ध ZnO / CdSSe heterostructure Nanotrees के संश्लेषण
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Li, Z., Nieto-Pescador, J., Carson, A. J., Blake, J. C., Gundlach, L. Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees. J. Vis. Exp. (117), e54675, doi:10.3791/54675 (2016).

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