سنتز و مشخصه يابي نيمه هادي نانو ذرات سولفيد سرب با روش اپتيكي

Synthesis and Characterization of Lead Sulfide Nanocrystallites Semiconductor via Optical Route

در اين مقاله به سنتز و مشخصه يابي خصوصيات نانوساختاري يكي از نيمه هادي هاي مهم حسگري كه در موضوع آشكارسازي، تشخيص و شناسايي كارايي بالايي دارد، پرداخته شده است. در اين تحقيق با استفاده از روش شيمي تر و به كارگيري يك عامل مهاركننده )2- مركاپتواتانول(، نانوذرات سولفيد سرب سنتز گرديد. بررسي خواصي از قبيل ساختار بلوري، اپتيكي، مورفولوژي (شكل) و اندازه نانو ذرات سولفيد سرب توسط پراش اشعه X، اسپكتروسكوپي جذب مريي- فرابنفش و ميكروسكوپ تونلي پويشي انجام گرفت. با اسپكتروسكوپي جذب، قله‌هاي اگزايتوني مربوط به نانوذرات سولفيد سرب با كوچك تر شدن كلاسترها، به وضوح مشاهده شد. عامل مهاركننده مركاپتواتانول مورد استفاده، باعث مهار اندازه كلاستر شد و با افزايش غلظت آن ميزان زيادي شيفت (جابه جايي) آبي در قله‌ها ظاهر گرديد. پراش اشعه X قله‌هاي مشخصه سولفيد سرب و خلوص بالاي نانو ذرات را تاييد و اندازه ذرات توسط رابطه شرر محاسبه شد. همچنين براساس تصاويرميكروسكوپ الكتروني پويشي، ذرات 4 تا 5 نانومتري با تك پاشندگي بالا و مورفولوژي تقريباً كروي مشاهده گرديد. نوآوري در اين كار دست يابي به نانو ذرات PbS با گاف انرژي در حدود eV1/4 مي باشد كه تاكنون در ساير مقالات گزارش نشده است.

In this study, the synthesis and Nanocrystallites properties of one of the main semiconductors has been investigated which has high efficiency in detection, recognition and identification. Thus, PbS Nanocrystallites have been synthesized through wet chemistry using a capping agent (2-mercaptoethanol). Some properties including crystal, optic and morphology structure and the size of PbS Nanoparticles has been investigated through X-Ray diffraction, UV-VIS spectroscopy and STM (Scanning Tunneling Microscopy). The excitonic shoulders of PbS Nanoparticles become visible by clustersʹ shrinkage through VIS spectroscopy. 2-mercaptoethanol capping agent leads to handling of cluster size, and the increase of its concentration leads to much shifts in the shoulders. X-Ray diffraction approved the certain shoulders of PbS and the high purity of Nanoparticles, and the size of particles was calculated by Scherrer equation. Furthermore, based on STM, 4-5 nm Nanoparticles with high dispersion and spherical shape were observed. The innovation in this work is reaching PbS Nanoparticles with energy gap of around 4.1 eV which has not been reported in other papers so far.