pdf - نانو

مقاالتدرطیفسنجیموثر عوامل نیمههادینانومواد فوتولومینسانس ، 2رنجبر مهدی ، 1 نیاسری صلواتی مسعود نويسندگان:‏ 4سبحانیاعظم ، 3 عمادی حمید کاشاندانشگاه معدنی،‏ شیمی استاد 1. کاشاندانشگاه نانوشیمی،‏ ارشد کارشناسی دانشجوی 2. )hd-emadi@yahoo.com(تهران دانشگاه نانوشیمی،‏ دکتری دانشجوی 3. کاشاندانشگاه معدنی،‏ شیمی دکتری دانشجوی 4. الکتریکیو نوری فوتولومینسانس خواص کوچکشان،‏ اندازه بهدلیل نیمههادی نانومواد افزودهماده همچنین و اندازه قبیل از عواملی تأثیر مقاله این در میدهند.‏ نشان خود از ویژهای بعنواناغلب که نیمههادی نانوذرات فوتولومینسانس طیف بر مؤثر عوامل بعنوان شکل و شده بررسیدر میشود.‏ بررسی میروند بهکار خورشیدی سلولهای ساخت در اساسی مواد اب که میشود مشاهده کلی بهطور نانومواد به نسبت حجیم مواد فوتولومینسانس طیفهای جابهجاکوتاهتر موجهای طول بهسمت فوتولومینسانس طیف ذرات اندازه شدن کوچک نوریخواص بررسی در مهم تکنیکهای از یکی بعنوان فوتولومینسانس تکنیک میشود.‏ سلولهایساخت در شده بکاربرده مواد بازده و بررسی برای نانومواد،‏ نشر و جذب به مربوط است.‏کرده پیدا ویژهای اهمیت خورشیدی انرژیشکاف خورشیدی،‏ سلولهای نیمههادی،‏ نانومواد فوتولومینسانس،‏ کلیدی:‏ کلمات پياپي‎172‎11 شماره بهمن‎90‎ دهم سال 10

231مقدمه کهاست حاضر عصر در علمی دستاوردهای آخرین از یکی نانو فناوری مقالهاین در است.‏ گشوده امروز دنیای در امیدبخشی و جدید دریچهی طیفبرروی ذره غلظت شده،‏ افزوده ماده اندازه،‏ مانند عواملی تأثیر سلولهایدر شده برده بهکار نیمههادی نانوذرات و 1 فوتولومینسانس پرکاربردتریناز یکی نیمههادی نانومواد میشود.‏ بررسی 2 خورشیدی اینازجمله هستند،‏ خورشیدی سلولهای ساخت در شده بکاربرده مواد تواناییکه کرد اشاره TiO 2 و CdSe ،ZnS نیمههادیهای به میتوان مواد دارند]‏‎1‎‏[.‏را مختلف رنگهای با نور نشر آوردنبهدست برای رایج روش یک فوتولومینسانس برانگیختگی روش نقاطو نیمههادیها مانند نانوساختارهایی ماهیت به راجع اطالعات هماننداغلب حجیم مواد در لومینسانس طیف اطالعات است.‏ کوانتومی فوتونبرانگیختگی انرژیهای بودن باال است،‏ مستقیم جذبی طیف یک مطالعهبرای راه موثرترین میتواند 3 نوار شکاف از بیشتر میزان هر به باشد]‏‎1‎‏[.‏حجیم مواد لومینسانس خورشیدیسلولهای در نیمههادی نانومواد فتولومینسانس قدرتبهخاطر TiO 2 و ZnO نیمهرسانا،‏ فوتوکاتالیستهای بین در درویژهای اهمیت دارای بودن،‏ سمی غیر و زیاد اکسیدکنندگی درمحدودیتها مهمترین از یکی هستند.‏ خورشیدی سلولهای بهخاطرآنها کوانتومی بازده پایین نسبت فوتوکاتالیستی،‏ نیمهرساناهای فوتوکاتالیستیفعالیت است.‏ الکترون-حفره جفت بازترکیب باالی سرعت جملهاز داد.‏ افزایش روش چندین بهوسیله‏ میتوان را نیمههادی نانومواد افزودن2. تودهای،‏ مواد بجای نانو کریستالهای از استفاده 1. به میتوان دیگراکسیدهای با TiO 2 کردنجفت 3. و یون(‏ کردن ‏)جانشین یونها بهوسیله‏شده ایجاد بار حاملهای جدایی سرعت روشها این کرد.‏ اشاره فعالیتتا میدهد تغییر را نیمهرسانا نانومواد فوتوکاتالیستهای در نور باالحساسیت بهخاطر فوتولومینسانس تکنیک یابد.‏ افزایش کاتالیستی وساختار بررسی در گستردهای کاربرد بودنش،‏ غیرتخریبی خاصیت و دارد.‏زئولیتها و اکسیدنانوفلزات سطح روی فعال سایتهای خواص جفتبازترکیب پایین سرعت نتیجه طیفها پایین شدت کلی بهطور نیمههادینانومواد فوتوکاتالیستی فعالیت که است الکترون-حفره اب نیمههادیها فوتوکاتالیستی فعالیت حال هر به میدهد.‏ افزایش را . 4مییابد افزایش PL شدت افزایش نیمههادینانومواد در سازوکارPL باالترینکه میشود توصیف الکترونی ساختار بهوسیله‏ نیمههادی یک اشغالانرژی باند پایینترین و 5 ظرفیت باند آن شده اشغال انرژی باند جداهم از نوارشکاف یک بهوسیله‏ تراز دو این است.‏ 6 هدایت باند نشده ترازهایبه ظرفیت باند از الکترونها ابتدا نور با تهییج درفرآیند میشوند.‏ حفرهایتهییج،‏ این با همزمان میروند.‏ برانگیخته(‏ ‏)حاالت باالتر انرژی تهییجالکترونهای میشود.‏ ایجاد گرفته قرار تابش مورد ظرفیت تراز در هدایتباند به غیرتابشی آسایش یک از پس برانگیخته ترازهای در شده بهلومینسانس نشر طریق از و ناپایدارند بسیار الکترونها این میروند.‏ شوند]‏‎3‎‏[.‏ترکیب باز حفرات،‏ با تا میروند ظرفیت تراز 4باند-باندPL 1. 4 هدايتنوار برآنگيختهحالت تابشيغير آسايش لومينانسفوتون ظرفيتنوار انرژيکاف برانگيختگيفوتون الکترونفوتولومینسانسدرپدیده نور نشر و برانگیختگی ‎1‎‏.سازوکار شکل PLمدهای انواع انرژیهمزمان و است VB باالترین به CB پایینترین از الکترون انتقال 7006005004003002001000500 o C600 o C700 o CTiO 2 600TiO 2500400500 o C600 o C700 o CبIntencity / au.0350 400 450 500 550 350 400 450 500 550 600 650Wavelength / nmWavelength / nm300200100الف.]4[350nmب(‏ و 300nm الف(‏ در برانگیختگی موجهای طول با ZnO نانوذرات فوتولومینسانس طیف 2. شکل 11پياپي‎172‎ 11 شماره بهمن‎90‎ دهم سال

طیفشدت روی زیادی اثرات میتوانند که Ce +4 ،Cu +2 یونهای بهوسیلهاینافتاده بدام الکترونهای باشند.‏ داشته نیمههادی نانومواد نتیجهدر بیافتند بدام خالی جاهای نواقص بهوسیله‏ نمیتوانند یونها میشوند.‏فوتولومینسانس طیف شدت کاهش باعث 3 .2. 5نیمههادینوع دو شدن جفت جدیدنیمههادی یک میتوان نیمههادی نوع دو کردن جفت با الکترونیساختار و فرمی سطوح نیمههادی دو اگر آورد.‏ بهدست حاملهایدینامیکی عملکرد بر زیادی تأثیر باشند،‏ داشته متفاوت نیمههادینوع دو SnO 2 وWO 3 دارند.‏PL طیف و شده تولید بار بهW و Sn ازیونهای متفاوتی مقادیر افزودن با هستند.‏ اکسیدی امانمیشود،‏ ایجاد جدیدی PL پدیده شده،‏ کلسینه TiO 2 نانوذراتسطوحتطابق بهدلیل امر این مییابد.‏ کاهش اکسیتونی PL شدت پرتوپراش نتایج است.‏ TiO 2 انرژیسطح با SnO 2 وWO 3 انرژیاثر،TiO 2 هب W و Sn یونهای افزودن میدهد نشان ایکس(‏XRD‏)‏ افزودننتیجه در دارند،‏ روتیل به آناتاز فاز تبدیل کاهش در کمی بنابراینمیشود.‏ نقصها و خالی فضاهای افزایش موجب یونها این باشد.‏نقصها کاهش بهدلیل نمیتواند اکسیتونی PL شدت کاهش بانیمههادی دو این در CB پایینترین سطوح انرژی بین تفاوت هدایتباند به براحتی TiO 2 سطحاز الکترونها میشود باعث TiO 2 تولیدبار حاملهای جدایی سرعت امر این شوند منتقل نیمههادی دو میدهد.‏راتغییر شده 3. 56نیمههادینانومواد اثرشکل دارد.‏بستگی نیز نیمههادی نانومواد شکل به فوتولومینسانس طیف امّامیآید،‏ بهوجود اکسیتونی PL سیگنال نیمههادی نانوذرات در نانودر حالیکه در میشود.‏ مشاهده بندرت باند-باند PL سیگنال PL نیز مواردی در میشود.‏ مشاهده باند-باند PL سیگنال فیلمها شدهمشاهده نانوفیلمها فوتولومینسانس طیف در ضعیف اکسیتونی یکاست،‏ اکساید تیتانیم فیلمهای PL طیف که )6( شکل در است.‏ شدندظاهر 483 nm در ضعیف پیک یک و 367 nm در اصلی پیک هستند.‏اکسیتونی PL و باند-باند PL به مربوط ترتیب به که نتیجهگیریو بحث طیفدر ظاهرشده پیک وانواع عملکرد سازوکار به اشاره با مقاله این در افزودهماده همچنین و شکل اندازه،‏ قبیل از عواملی تأثیر لومینسانس نیمههادینانوذرات فوتولومینسانس طیف بر موثر عوامل بعنوان شده است.‏گرفته قرار بحث مورد خورشیدی سلولهای صنعت در پرکاربرد نانوموادبه نسبت حجیم مواد فوتولومینسانس طیفهای بررسی در طیفذرات اندازه شدن کوچک با که میشود مشاهده کلی بهطور میشود.‏جابهجا کوتاهتر موجهای طول بهسمت فوتولومینسانس پينوشتها:‏منابع:‏1. Photoluminescence2. Solar cells3. Band gap4. Blue shift5. Valence band6. Conduction band1. J.C Yu, W Ho, J Yu, H Yip, P.K Wong, J Zhao, Environ. Sci.Technol. ,Vol.39, (2005) 1175.2. W Zhao, C Chen, W Ma, J Zhao, Z Shuai, J. Am. Chem.Soc. ,Vol.126, (2004) 4782.3. W.M Cai, H.G Fu, Sci. Chin. B ,Vol.48, (2005) 25.4. L.Q Jing, B.FXin, D.J Wang, F.L Yuan, H.G Fu, J.Z Sun,Chem. J. Chin. Univ. ,Vol.26, (2005) 111.5. L.Q Jing, X.J Sun, W.M Cai, X.Q Li, H.G Fu, H.G Hou,N.Y Fan, ActaChim. Sin.,Vol.61, (2003) 1451.6. X.Z. Li, F.B. Li, C.L. Yang, W.K. Ge, J. Photochem.Photobiol.A , Vol.141, (2001) 209.7. J.G. Yu, H.G. Yu, B. Chen, X.J. Zhao, J.C. Yu, W.K. Ho, J.Phys. Chem. B , Vol.107, (2003) 13871.Intencity / au.Intencity (a.u.)60050040030020010000%1% 5%3350 400 450 500 550Wavelength / nma : 500 o Cb : 600 o Cc : 700 o C350 400 450 500 550Wavelength / nmaTiO 2نانوذراتفوتولومینسانس ‎5‎‏.طیف شکل ]6[.وbW‏)‏ حاوی(‏aSn 200000150000100000500000350 400 450 500 550 600 650 700Wavelength / nmbaTiO 21.5%WO x-Tio 24%WO x-Tio 23%WO x-Tio 2cbکلسینهاکسید تیتانیم فیلمهای فوتولومینسانس ‎6‎‏.طیف شکل مختلف]‏‎7‎‏[.‏دماهای در شده 13پياپي‎172‎ 11 شماره بهمن‎90‎ دهم سال