مطالعه خواص ساختاری، نوری و حسگری گازی نانوذرات اکسید روی آلائیده با آلومینیوم، سنتز شده به روش حلال گرمایی

در این پژوهش، نانوذرات نیمرسانای اکسید روی آلاییده با ناخالصی آلومینیوم (azo) با استفاده از نمک اولیه نیترات روی و عامل کمپلکس ساز اتیلن گلیکول با نسبت مولی آلومینیوم به روی 0، 2، 4، 6 و 10 درصد به روش حلال گرمایی سنتز شدند. ساختار بلوری و ریختار سطح نمونه های تهیه شده توسط پراش سنج پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی اثر میدان (fesem) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) بررسی شد. نتایج پراش پرتو ایکس نشان داد که نمونه ها دارای قله های ارجح مربوط به صفحات (100)، (002)، (101)، (102)، (110) و (103) فاز اکسید روی با ساختار بلوری ششگوشی ورتسایت هستند. با افزایش تراکم ناخالصی، جایگاه قله ها به سمت زاویه های بالاتر جابه جا می شوند، اندازه نانو بلورک ها روند افزایشی و ثابت های شبکه روند کاهشی دارند. اندازه نانو بلورک ها در گستره 17.51 تا 26.21 نانومتر است. تصاویر fesem و tem نمونه ها نشان دادند که افزایش درصد ناخالصی آلومینیوم باعث افزایش اندازه دانه ها و نانو ذرات شده است. گاف نوری نانوذرات در گستره 2.5 تا ev 2.79 است. با افزایش مقدار ناخالصی آلومینیوم از صفر تا 4%، گاف نوری به تدریج کاهش یافته و با افزایش بیشتر ناخالصی گاف نوری افزایش می یابد. بررسی ویژگی های حسگری به گاز استون در نمونه ی با 4% ناخالصی نشان داد که بیشترین زمان پاسخ 60 ثانیه برای غلظت ppm 2300 و کمترین زمان پاسخ 42 ثانیه برای غلظت ppm 3600 است.

Investigation of the structural, optical and gas sensing properties of Aluminum doped zinc -oxide nanoparticles synthesized by solvo-thermal method

In this research, semiconductor nanoparticles of Aluminum doped zinc oxide (AZO) were synthesized using zinc nitride as a precursor and ethyleneglicol as complexing agent with Aluminum molar ratio of 0, 2, 4, 6, 8 and 10% by solvothermal method. Crystal structure and surface morphology of the samples were studied by Xray diffraction analysis (XRD), Field Effect Scanning Electron Microscopy (FESEM) and Tunneling Electron Microscopy (TEM). XRD Results describes the Hexagonal wurtzite structure of zinc oxide with preferred peaks corresponding to (100), (001), (101), (102), (110) and (103) planes. Also by increasing of Aluminum concentration, the preferred peaks shift to higher angles, hence lattice constants have a decreasing trend. While, nanocrystallite sizes have an increasing trend and the sizes were found between 17.5 to 25.2 nm. FESEM and TEM images show that increase of Aluminum concentration causes increase of the nanoparticles size. The optical band gap of the samples was found between 2.03 to 2.66 eV. By increasing Aluminum content from 0 to 4%, band gap decreases and then increases for higher concentrations from 4 to 10%. Investigation of the Acetone gas sensor properties for the sample of 4% impurity shows that maximum response time is for 2300 ppm density which is 60 s and the minimum is 42 s for 3600 ppm.