NH3 + H2 O ←→ NH4 + + OH− (۳ - ۸)
مرحله تولید هیدروکسید
Zn → Zn2+ + ۲e− (۳ - ۹)
۲OH− + Zn2+ → Zn(OH)2 (۳ - ۱۰)
مرحله فوق اشباع
Zn(OH)2 → ZnO + H2 O (3 - 11)
مرحله تولید نانوسیمهای اکسیدروی
یکی از فاکتورهای مهم در رشد نانوسیمهای اکسید روی کنترل مرحله فوق اشباع می‌باشد، سطح فوق اشباع بالا به نفع هسته و سطح فوق اشباع کم به نفع رشد بلور است [۵۵]. اگر در یک مدت زمان کوتاهی OH- بسیاری تولید شود ( PH محیط بالا رود)، یون Zn2 + در محلول به سرعت رسوب خواهد کرد. در نتیجه Zn2 + تأثیر کمی در مصرف هسته و رشد نانوسیمهای اکسید روی دارد [۵۶]. بنابراین غلظت OH- باید در طول فرایند کنترل شود و در سطح کمی قرار بگیرد تا تمام هسته‌‌ها به نانوسیم تبدیل شوند [۵۷].
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
الف – ۱ - تأثیر روش بذر گذاری بر روش هیدروترمال
برای بذرگذاری از محلول استات‌روی استفاده می‌کنیم و آن را بروی زیرلایه قرار می‌دهیم. سپس لایه بذرگذاری شده را در دمای معینی خشک می‌کنیم. واکنش‌هایی که استات‌روی را به اکسیدروی تبدیل می‌کند به صورت زیر است:
(۳-۱۲)
(۳-۱۳)
گرین[۴۷] و همکارانش حداقل دمای مورد نیاز برای تشکیل بذر بر روی یک لایه سیلیکون را ◦ C 100 – C ◦۳۵۰ گزارش کردند [۵۸]. نتایج نشان می دهد که درجه حرارت بین ◦ C 150 – ◦ C 200 برای هم ترازسازی بذر مورد نیاز است، در حالی که درجه حرارت بالاتر باعث رشد کریستالی بذر می‌شود. باراه [۴۸] و دوتا [۴۹] گزارش کردند که یک لایه بسیار یکنواخت نازک از نانوذرات اکسید روی را زمانی می توان مشاهده کرد که زیرلایه بذرگذاری شده در دمای ◦ C 350 قرار بگیرد [۵۹].
در روش هیدروترمال انتخاب و چگونگی روش بذرگذاری اکسید روی از اهمیت زیادی برخوردار می باشد چرا که یکنواختی و ضخامت لایه بذرگذاری بر روی جهت‌گیری و قطر نانو ساختارهای اکسید روی همچنین توزیع یکنواخت آن تاثیر مستقیم دارد [۶۰]. غیور[۵۰] و همکارانش تأثیر ضخامت لایه بذرگذاری شده را بر روی مورفولوژی‌های گوناگون اکسیدروی بررسی کردند. نتایج نشان داد وقتی ضخامت لایه بذرگذاری شده افزایش می‌یابد قطر نانوسیمها افزایش و طول نانوسیمها کاهش می‌یابد (جدول ۳-۲) [۶۱].
جدول (۳- ۲) قطر و طول نانومیله‌های اکسیدروی متناسب با ضخامت لایه بذرگذاری شده
| طول نانو میله قطر نانو میله ضخامت لایه بذرگذاری (nm) (nm) (nm) |
۱۰۵۲ ۳۰ ۲۰
۱۰۰۷ ۳۶ ۴۰
۹۹۸ ۵۱ ۱۶۰
۹۶۷ ۷۲ ۳۲۰
وو [۵۱] و همکارانش تأثیر ویژگی‌های لایه بذرگذاری شده را بر روی ساختار نانوسیمها بررسی کردند [۶۱]. تصاویر میکروسکوپی گرفته شده نشان داد که با افزایش ضخامت لایه بذرگذاری شده از ۱۰۶ تا ۱۹۱ نانومتر، چگالی نانوسیمها از ۳۵ به ۱۲کاهش می‌یابد. جی[۵۲] و همکارانش نشان دادند که وقتی ضخامت لایه بذرگذاری شده از ۲۰ تا ۱۰۰۰ نانومتر تغییر می‌کند، میانگین قطر نانوسیمها از ۵۰ به ۱۳۰ نانومتر افزایش و چگالی از ۱۱۰ به ۶۰ کاهش می‌یابد [۶۲].
بذرگذاری به دو روش صورت می گیرد: فرو بردن در محلول و چرخش. در روش دوم به خاطر حرکت چرخش انتظار می رود که بذر گذاری یکنواخت‌تری نسبت به روش اول حاصل گردد. شکل ۳ – ۵ طرح واره‌ای از بذرگذاری استات روی بر روی بستر شیشه با لایه نشانی چرخش را نشان می‌دهد. همانطور که در این شکل مشخص است، حرکت چرخش در این فرایند باعث ایجاد لایه‌ای یکنواخت می‌گردد.
شکل (۳ – ۵ ) طرح واره ای از بذر گذاری استات روی بر روی بستر شیشه با لایه نشانی چرخشی
بدون استفاده از بذر نیز می‌توان نانوسیمهای اکسیدروی را بر روی زیرلایه‌ای از جنس طلا با محلول مناسبی از هیدروکسید آمونیوم رشد داد. طلا به عنوان یک “لایه میانی ” برای کمک به رشد نانوسیمهای اکسید روی استفاده می شود [۶۳].
الف – ۲ - تأثیر مدت زمان رشد بر روش هیدروترمال
یان [۵۳] و همکارانش نانوسیمهای اکسیدروی را با بهره گرفتن از محلول زینک نیترات و هگزامین با غلظت‌های برابر ۵۰ میلی مولار در دمای ◦ C 93 رشد دادند. آن‌ها قطر نانوسیمها را در زمان‌های مختلف اندازه گرفتند (جدول ۳-۳) [۶۴].
جدول (۳-۳) میانگین قطر نانوسیمها در زمان‌های مختلف
| زمان (ساعت) میانگین قطر (nm) |
