تهيه و بررسي خواص نانو كامپوزيت اكسيد روي آلائيده به عنصر گاليم جهت استفاده در آشكارسازهاي نوري و مواد سوسوزن

Preparation and Study the Properties of Gallium doped Zinc Oxide Nanocomposite for Use in Photodetector and scintillation Materials

در اين مقاله نانو كامپوزيت شفاف اكسيد روي آلائيده به عنصرگاليم با خواص تابناكي ويژه در دماي اتاق تهيه شد. نانو بلورهاي اكسيدروي آلائيده به عنصر گاليم (GZO) به روش ساده سل ژل سنتز شدند. خواص اپتيكي، ساختاري و ريخت‌شناسي نمونه‌هاي تهيه شده توسط مشخصه‌يابي‌هاي مختلف از جمله طيف فوتولومينسانس، طيف جذبي-عبوري، طيف پراش پرتوي ايكس (XRD)، طيف‌سنجي پراش انرژي پرتو ايكس (EDAX)، تبديل فوريه مادون قزمز (FTIR)، تصاوير ميكروسكوپ الكتروني عبوري(TEM) و تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) بررسي شد. بررسي XRD نشان داد نمونه‌ها داراي ساختار ورتزايت منطبق با تمام صفحات بلوري اكسيدروي بدون هيچ قله اضافي يا فاز اكسيدي ميباشند. دو نانوكامپوزيت حاوي نانو پودرهاي بدون عمليات حرارتي و ديگري حاوي نانوپودرهاي كلسينه شده، نيز تهيه شد. نانو كامپوزيت حاوي پودر كلسينه شده خواص نوري مناسبي از جمله 70 درصد شفافيت نوري در ناحيه طول موجهاي مرئي همراه با تابناكي قوي سبز (در محدوده 540 نانومتري) در دماي اتاق، از خود نشان داد. همچنين حضور عناصر گاليم و روي در ساختار توسط مشخصه يابي EDAX تاييد شدند. بررسي‌ها نشان دادند كامپوزيت GZO داراي خاصيت تابناكي مناسب در ناحيه مرئي آبي تا سبز بوده كه ميتواند گزينه مناسبي براي كاربردهاي آشكارسازي نوري و كاربردهاي فتونيكي با هزينه بسيار كم باشند.

In this article, a transparent gallium doped zinc oxide nanocomposite with a novel photoluminescence properties was prepared at room temperature. GZO nanocrystals were synthesized by the simple sol-gel method. The optical, structural and morphological properties of the samples were investigated by various analysis including photoluminescence spectrum, absorption spectrum, XRD, EDAX, FTIR, TEM and FESEM images. The XRD study showed that the samples had a wurtzite structure consistent with all crystalline plates of ZnO without any additional peaks or oxidation phases. Two nanocomposites containing dried nanopowders and the other containing calcined nanopowders were also prepared. Calcined nanocomposite exhibited good optical properties, including 70% optical transparency in the visible wavelength region with a high green emission peak at the room temperature. Also, the presence of gallium and zinc and related bonds in the structure was confirmed by EDAX and FTIR characterization. Studies have shown that the GZO composite has a novel luminance property in the blue-to-green visible region, which can be a good candidate for photo detection and photonic applications with a very low cost.