معرفی پایان نامه دانشجویی: بررسی وابستگی دمایی بر رشد ……

دانشجو: زهره صداقت
اساتید راهنما: دکتر گوهر رستگارزاده-
دکتر نیما تقوی‌نیا
دانشگاه: سمنان – دانشکده علوم – گروه فیزیک
مقطع: کارشناسی ارشد
تاریخ شروع: اسفند ۱۳۸۳
تاریخ اتمام: بهمن ۱۳۸۵
 

کاهش نانومتری اندازه در نیمه‌هادی‌ها، موجب ایجاد رفتارهای مکانیک کوانتومی و
خواصی مانند نورتابی غیر معمول یا فوتولومینسانس و رفتار اپتیکی غیر خطی می‌شود که
آنها را برای کاربردهای متنوعی؛ از جمله سلول‌های خورشیدی، دیودهای نوری و برچسب‌های
زیستی، مفید می‌سازد.
در این پروژه، ساخت نانوذرات سولفید کادمیوم به روش جدید ترموشیمیایی صورت گرفته و
اثر دما و شرایط آزمایش بر خواص کریستالی و نورتابی این نانوذرات بررسی شده‌است. در
این روش از حرارت به‌عنوان انرژی اکتیواسیون برای تجزیه Na2S2O3 و آزاد‌‌ شدن یون S
استفاده می‌شود. یون‌های S با یون‌های کادمیوم ناشی از حل ‌‌شدن سولفات کادمیوم
CdSO4 در آب ترکیب شده، ذرات CdS را تولید می‌کنند. استفاده از حرارت در حین شکل‌گیری
نانوذرات، علاوه‌ بر تأمین انرژی لازم برای واکنش باعث بهبود ساختار بلوری نانوذرات
نیز می‌شود، همچنین این روش، امکان استفاده از گرما به‌عنوان یک عامل کنترل‌کننده
‌اندازه و سرعت واکنش را فراهم می‌آورد.
در حین واکنش از یک عامل پوششی به نام تیوگلیسرول(TG) استفاده شده‌است تا با چسبیدن
به سطح ذرات تولیدی و استتار آنها، مانع از رشد زیاد و کلوخه ‌‌شدن آنها شود.
اندازه نانوذرات، فاز کریستالی و خواص نورتابی آنها به دیگر شرایط واکنش نیز بستگی
دارد. از این رو تغییرات غلظت مواد اولیه و عامل پوششی، تغییرات دما، pH محلول و
زمان واکنش بر تغییرات اندازه و روند رشد نانوذرات و فازهای کریستالی آنها، مورد
بررسی قرار گرفته‌است. مطالعات بر روی تغییرات اندازه نانوذرات به‌وسیله اندازه‌گیری
طیف جذب نمونه‌ها با طیف‌سنج UV-Vis و طیف ‌پراش اشعه X انجام شده‌است. بررسی
نمودارهای جذب نشان می‌دهد که افزایش غلظت مواد اولیه مورد استفاده بر اندازه
نانوذرات تشکیل‌شده می‌افزاید، همچنین افزایش دما و زمان انجام واکنش، سرعت رشد و
اندازه نانوذرات را افزایش می‌دهد.
از سوی دیگر سرعت رشد نانوذرات در pHهای کمتر، بیشتر بوده و با افزایش pH کاهش
می‌یابد. با استفاده از عوامل کنترل‌کننده ‌اندازه ذرات، می‌توان شرایط بهینه‌ای را
برای تهیه نانوذراتی پایدار با اندازه‌هایی در محدوده سه تا شش نانومتر ایجاد نمود.
طبق نمودارهای طیف اشعه ایکس، روش ترموشیمیایی منجر به تولید هر دو فاز کیوبیک و
هگزاگونال در نانوذرات CdS می‌شود؛ ولی افزایش دما تولید نانوذرات با فاز کریستالی
کیوبیک را افزایش می‌دهد. نورتابی نانوذرات تولیدشده نیز به کمک طیف‌های لومینسانس
اندازه‌گیری شده‌است که طبق این طیف‌ها افزایش دما سبب انتقال قرمز طیف لومینسانس
می‌گردد.
از روش ترموشیمیایی برای تهیه لایه‌های CdS بر روی زیرلایه‌های شیشه نیز استفاده
شد. این لایه‌ها برای استفاده در سلول‌های خورشیدی مناسب خواهند بود.
نتایج این کار تحقیقاتی به‌صورت سه مقاله ISI و چهار مقاله در کنفرانس‌های
بین‌المللی و داخلی ارائه شده‌است.