اثر دماي اكسياسيون لايه هاي نازك Zn فلزي بر روي رشد نانو سيم هاي اكسيد روي و مشخصه يابي آنها

Effect of the metallic Zn thin films oxidation temperatures on the ZnO nanowires synthesis and characterization of them

در اين پژوهش نانو سيم هاي اكسيد روي با خواص كريستالي بالا با استفاده از اكسيداسيون گرمايي لايه هاي نازك Zn فلزي رشد داده شدند. فيلم هاي Zn با ضخامت 250 نانو متر با استفاده از تكنيك تبخير در خلاء بر روي زيرلايه شيشه لايه نشاني گرديدند. جهت رشد نانو سيم هاي اكسيد روي، فيلم هاي Zn لايه نشاني شده در بازده دمايي 450 درجه سانتيگراد تا 650 درجه سانتيگراد به مدت يك ساعت تحت اتمسفر هواي خشك با استفاده از يك كوره افقي اكسيد شدند. مورفولوژي سطح نمونه ها با استفاده از تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي مشخص گرديد و نتايج نشان داد كه با افزايش دماي اكسيداسيون، ابعاد نانو سيم هاي اكسيد روي افزايش مي يابد و فيلم نازك Zn اكسيد شده در دماي 600 درجه سانتيگراد، داراي بيشترين ميزان شكل گيري نانو سيم هاي اكسيد روي مي باشد. نتايج حاصل از آناليز XRD همچنين نشان داد نانو سيم هاي اكسيد روي داراي ساختار ورتسايت با پيك ترجيحي قوي (002) اكسيد روي مي باشد و هيچ پيك اضافه اي ناشي از ناخالصي در طيف پراش اشعه x نمونه ها موجود نمي باشد. اندازه دانه بدست آمده از تحليل طيف پراش اشعه x نيز نشان داد كه با افزايش دماي اكسيداسيون از 450 درجه سانتيگراد به 600 درجه سانتيگراد، ابعاد نانو سيم هاي اكسيد روي افزايش مي يابد. آناليز EDX از نمونه ها مشخص كرد كه اكسيژن و روي با نسبت اتمي 1 به 1 بر روي نمونه وجود دارند. طيف فتولومينسانس نانو سيم ها به منظور بررسي خواص اپتيكي نمونه ها اندازه گيري شد و نتايج نشان داد كه يك پيك قوي در 377nm متناظر با گسيل لبه باند نزديك و يك پيك پهن در 522nm متناظر با گسيل سبز وجود دارد كه نشان دهنده كيفيت كريستالي خوب و نقايص ساختاري كم نمونه ها مي باشد.

In this research, ZnO nanowires with high quality are synthesized by using thermal oxidation of metallic Zn films. Metallic Zn films with the thickness of 250nm are deposited on glass substrate by PVD technique. The deposited zinc films are annealed in the dry air ambient at various temperatures ranged between 4500C and 6500C for 1 h in the tubular furnace. Surface morphologies are characterized by scanning electron microscopy and results indicated that with increasing Oxidation temperature, the dimension of ZnO nanowires increases. Observations also show those ZnO nanowires obtained from annealing at 6000C in the air ambient had a very good structural quality. XRD and EDX analyses reveal that zinc oxide nanowires prefer wurtzite structure with orientation of (002) and atomic ratio of zinc is compared to the Oxygen in the samples. A sharp and dominant near band edge emission with a suppressed green emission is observed from the as-synthesized nanowires which affirmed the good optical properties with very less structural defects for the grown nanowires.