اثر آلايش نقاط كوانتومي گرافن با عناصر K، B، N و Cl بر طيف‌ گسيلي آن

The effect of doping Graphene Quantum Dots with K, B, N, and Cl on its emitted spectrum

در اين پژوهش، اثر آلايش نقاط كوانتومي گرافن بر طيف هاي گسيلي آنها بررسي شده است. نخست گرافن بر زيرلايه كاربيد سيليكون به روش روآرايي لايه نشاني شد. سپس نقاط كوانتومي گرافن آلايش شده بر زير لايه گرافن به روش قطره چكاني توزيع شدند. ساختار نمونه ­ها توسط پراش سنج پرتو ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM)، ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM) و طيف سنج رامان مشخصه يابي شد. طيف ­هاي گسيلي از نقاط كوانتومي گرافن در اثر تابش نور فرابنفش بررسي شدند. پراش پرتو ايكس از گرافن رشد داده شده بر زير لايه كاربيد سيليكون ساختار گرافن و كاربيد سيليكون را تاييد كرد. تصوير ميكروسكوپ نيروي اتمي يكنواختي سطح گرافن رشد داده شده بر كاربيد سيليكون را نشان داد. نگاشت بازتابندگي به ­دست آمده از طيف ­سنج رامان وجود تك لايه ­ها و دولايه­ هاي گرافن را تاييد كرد. تصاوير ميكروسكوپ ­هاي الكتروني روبشي و نيروي اتمي نيز توزيع يكنواخت نقاط كوانتومي گرافن بر زير لايه را نشان دادند. ديده شد كه با افزايش آلايش نقاط كوانتومي توسط بور از 0/75% به 1/5% و براي پتاسيم از 2% به 4%، شدت طيف گسيلي آن­ها افزايش مي يابد. همچنين با افزايش مقدار آلاينده نيتروژن و كلر از 2% به 4%، شدت طيف گسيلي كاهش يافت. افزون بر آن، شدت قله­ هاي طيف گسيلي نقاط كوانتومي آلايش شده با پتاسيم بيش از بور و شدت قله‌هاي نقاط كوانتومي گرافن آلايش شده با نيتروژن نسبت به كلر بيشتر است. به­ طور كلي، بيشترين و كمترين افزايش شدت طيف گسيلي در اثر آلايش به ترتيب با پتاسيم و كلر است.

In this work, the effect of doping Graphene Quantum Dots (GQDs) on their emission spectra has been studied. First, graphene has been deposited on SiC substrate by using sublimation method. Second, doped-GQDs have been distributed on the surface of graphene via drop casting. The structure of the samples have been studied and characterized by X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Atomic Force Microscopy (AFM), and Micro-RAMAN spectrometer. Emitted spectra of the doped samples have been studied, and the results show the highest intensity is for K doped samples. The XRD pattern of epitaxial graphene on SiC, represents the structures of graphene and SiC. AFM image shows homogenous surface of epitaxial graphene grown on SiC. Reflectance mapping images obtained from Micro-RAMAN spectrometer confirms the existence of mono- and bi-layers of graphene. The SEM and AFM results show homogenous dispersion of GQDs on the substrate. Results of the emitted spectra of the samples show that by increasing doping of GQDs with B from 0.75% to 1.5% and with K from 2% to 4%, the intensities of emission spectra from GQDs have been increased. Moreover, by increasing doping with N and Cl from 2% to 4%, these emission spectra from GQDs have been decreased. Also, the peaks intensity of K doped GQDs (K-GQDs) are higher than those of B, and for N-GQDs are more than those of Cl. In general, the highest and the lowest peak is for K and Cl, respectively.