شماره ركورد
34540
پديد آورنده
فاطمه ساكي
عنوان
رشد ومشخصه يابي نانوميلههاي اكسيد روي به منظور كاربرد درآشكارسازهاي نوري
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
فيزيك
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/08/13
استاد راهنما
دكتر فاطمه دباغ كاشاني
استاد مشاور
دكتر سيد محمد ميركاظمي
دانشكده
فيزيك
چكيده
نانوميلههاي اكسيدروي (ZnO) بهعنوان ساختارهاي نانومتري با قابليتهاي نوري و الكترونيكي برجسته، براي ساخت آشكارساز نوري ماوراي بنفش و ناحيه مرئي مورد بررسي قرار گرفتند. ZnO به دليل شكاف انرژي پهن (ev 37/3 )، انرژي اتصال اكسيتوني بالا (meV 60)، پايداري شيميايي، زيست سازگاري و امكان سنتز آسان، يكي از مواد نويدبخش در حوزه اپتوالكترونيك و آشكارسازي نوري محسوب ميشود.
در اين پاياننامه، نانوميلههاي ZnO به روش رسوبگذاري حمام شيميايي (CBD) روي زيرلايه FTO رشد داده شدند. با تغيير زمان رشد (2، 3 و 4 ساعت)، نمونه هايي با ساختارهاي متفاوت تهيه شد. بررسي دقيق مشخصههاي ساختاري اين نمونه ها مورد توجه قرار گرفت.
نتايج پراش پرتو ايكس (XRD) نشان داد كه تمامي نمونهها داراي ساختار ورتزيت با جهتگيري ترجيحي (101) هستند. با افزايش زمان رشد، شدت پيكهاي XRD افزايش يافته، اندازه بلورك ها افزايش يافته و پارامترهاي شبكهاي بهصورت جزئي تغيير كردند كه نشاندهنده رشد بلوري مطلوب و افزايش اندازه نانوميلهها بود.
نتايج تصاوير SEM نشان داد كه با افزايش زمان رشد از 2 به 4 ساعت، فرآيند هستهزايي اوليه به رشد پايدار و ترجيحي در راستاي محور بلوري (c) منجر شده و ساختار نانوميلهها از حالت نامنظم و پراكنده به آرايش متراكم، يكنواخت و عمودبرسطح تكامل مييابد. كاهش قطر و افزايش نظم ساختاري نانوميلهها همراه با پوشش كامل زيرلايه، بيانگر غالب شدن رشد محوري و بهبود كيفيت بلوري نمونهها است. اين تغييرات ساختاري موجب افزايش سطح مؤثر نوري و در نتيجه ارتقاي عملكرد نمونه در آزمونهاي آشكارسازي و اندازهگيريهاي الكتريكي خواهد شد.
همچنين نشان داده شد كه دوپنت 1درصد آهن موجب بهبود كيفيت رشد، افزايش تراكم و نظم ساختاري نانوميلههاي اكسيد روي شدهاست.
تحليل نمودارهاي طيفسنجي UV-Vis نمونهها نشان داد با افزايش مدت زمان رشد، ميزان جذب نور در ناحيه فرابنفش افزايش مييابد. تغيير درصد آهن نيز سبب جابهجايي پيك جذبي به ناحيه مرئي شده و ميزان اين جذب وابسته به درصد آهن و زمان سنتز است.
در مجموع، نتايج حاصل نشان ميدهند كه روش رسوبگذاري حمام شيميايي با كنترل زمان رشد، امكان بهينهسازي ساختار نانوميلههاي ZnO را فراهم ميسازد و ميتواند منجر به ساخت آشكارسازهاي نوري با حساسيت بالا، پاسخ سريع و عملكرد پايدار در ناحيه ماوراي بنفش و مرئي شود. اين يافتهها مسير توسعه آشكارسازهاي نوري كمهزينه و كارآمد را براي كاربردهاي زيستپزشكي، محيط زيست و صنايع دفاعي هموار ميسازند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/11/24
عنوان به انگليسي
Growth and characterization of zinc oxide nanorods for application in optical detectors
تاريخ بهره برداري
11/4/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
فاطمه ساكي
چكيده به لاتين
In this research, zinc oxide (ZnO) nanorods, as nanostructures with outstanding optical and electronic properties, were investigated for the fabrication of ultraviolet and visible light photodetectors. Due to its wide band gap (3.37 eV), high exciton binding energy (60 meV), chemical stability, biocompatibility, and ease of synthesis, ZnO is considered a promising material for optoelectronic and photodetection applications.
In this thesis, ZnO nanorods were grown on FTO substrates using the chemical bath deposition (CBD) method. By varying the growth time (2, 3, and 4 hours), samples with different structural characteristics were prepared, and their structural properties were systematically analyzed.
X-ray diffraction (XRD) results revealed that all samples possess a wurtzite crystal structure with a preferred (101) orientation. With increasing growth time, the intensity of the XRD peaks increased, the crystallite size became larger, and slight changes in lattice parameters were observed, indicating improved crystallinity and enhanced growth of the nanorods.
Scanning electron microscopy (SEM) images showed that increasing the growth time from 2 to 4 hours transformed the initial nucleation stage into a stable and preferential growth along the c-axis. Accordingly, the nanorod morphology evolved from a sparse and disordered structure to a dense, uniform, and vertically aligned array. The reduction in nanorod diameter accompanied by improved structural order and complete substrate coverage confirms the dominance of axial growth and enhancement of crystalline quality. These structural improvements lead to an increased effective optical surface area and consequently improve the performance of the samples in photodetection and electrical measurements.
Moreover, it was demonstrated that at 1% iron doping significantly enhances the growth quality, increases the density, and improves the structural ordering of ZnO nanorods.
UV–Vis spectroscopic analysis indicated that increasing the growth time results in enhanced light absorption in the ultraviolet region. In addition, iron doping caused a red shift of the absorption edge toward the visible region, with the absorption intensity strongly dependent on both the iron concentration and synthesis time.
Overall, the results indicate that the chemical bath deposition method, combined with precise control of growth time, enables effective optimization of ZnO nanorod structures, leading to the fabrication of photodetectors with high sensitivity, fast response, and stable performance in both the ultraviolet and visible regions. These findings pave the way for the development of low-cost and efficient photodetectors for applications in biomedical sensing, environmental monitoring, and defense industries.
كليدواژه هاي فارسي
آشكارساز نوري , رسوب حمام شيميايي , اكسيد روي
كليدواژه هاي لاتين
Photodetector , Chemical bath deposition , Zinc oxide
Author
Fatemeh saki
SuperVisor
Dr. Fatemeh Debagh Kashani