معرفی پایان‌نامه:رشد و بررسی خاصیت نورتابی نانوذرات نیمه‌رسانای CdS: Mn

دانشجو: مازیار مرندی
استاد راهنما: دکتر اعظم ایرجی‌زاد
استاد راهنمای همکار: دکتر نیما تقوی‌نیا
دانشگاه: صنعتی شریف
مقطع: دکتری
تاریخ شروع: ۱۳۸۳
تاریخ اتمام: ۱۳۸۶
 

خواص منحصربه‌فرد نانوذرات نیمه‌رسانا، که ناشی از اندازه کوچک و نسبت سطح
به حجم زیاد است، آنها را در معرض توجه زیادی قرار داده‌است. یکی از مهم‌ترین
خواص نانوذرات نیمه‌رسانا خاصیت اپتیکی آنهاست. به‌علت کوچک‌تر بودن اندازه
آنها از طول موج نور مرئی، مطالعه این ذرات در محلول یا در محیط‌های شفاف
آسان است، همچنین نانوذرات با غیر فعال‌سازی سطحشان نورتابی پرشدتی را نشان
می‌دهند.
در این تحقیق، ناخالص‌سازی و بررسی خواص نورتابی نانوذرات CdS ـ به‌عنوان
یکی از مهم‌ترین نیمه‌رساناهای II-VI انجام گرفته‌است.
از روش‌های متنوعی شامل روش شیمیایی، فوتوشیمیایی، ترموشیمیایی و مایسل
معکوس برای رشد این نانوذرات باستفاده شده ‌است که در تمام آن‌ها، مولکول‌های
تیول به‌عنوان عامل پوششی و محدود‌کننده رشد مورد استفاده قرار گرفت.
در روش شیمیایی، کنترل غلظت عامل پوششی مرکاپتواتانول، منجر به رشد ذراتی
با اندازه‌هایی در محدوده سه تا شش نانومتر گردید. در روش فوتوشیمیایی از
ماده تیوسولفات سدیم(Na2S2O3) به‌عنوان منبع S استفاده شد؛ این ماده در اثر
تابش نور UV تجزیه ‌و در حضور دیگر مواد اولیه منجر به تولید نانوذرات می‌شد.
در این روش زمان‌ها و شدت‌های نوردهی بیشتر به رشد نانوذرات بزرگ‌تری می‌انجامید
و استفاده از آن نانوذراتی را در محدوده ‌اندازه‌های دو تا شش نانومتر به‌دست
داد. استفاده از مواد اولیه شامل Na2S2O3 در حضور تیوگلیسرول امکان انجام
واکنش در غیاب نورUV، با آهنگی بسیار آهسته را فراهم کرد. این واکنش وابسته
به pH محلول بوده و در دمای اتاق انجام می‌گرفت. افزایش pH محلول منجر به
کاهش آهنگ انجام واکنش می‌شد و انجام‌پذیری واکنش در pHهای بالای محلول به‌دلیل
اثر کاتالیستی تیوگلیسرول بود. فرایند رشد فوتوشیمیایی که با رشد تاریکی(در
غیاب نور UV) کنترل‌شده دنبال می‌شد، به تنظیم اندازه ذرات با دقتی
آنگسترومی می‌انجامید. رشد به روش مایسل معکوس هم قابلیت تهیه نانوذرات با
اندازه‌هایی به کوچکی سه تا پنج نانومتر را نشان می‌داد. استفاده از پلیمر
PVA در ساخت نانوکامپوزیت‌های CdS: Mn/PVA، نشان داد که ذرات در این ساختار
خواص ساختاری و نورتابی خود را برای مدت‌های طولانی حفظ می‌کنند. رشد
تاریکی در دمای اتاق و در pHهای بالا به‌منظور رشد و ناخالص‌سازی ذرات با
یون‌های Mn استفاده شد. فرایند رشد در نسبت‌های بالای Mn: Cd=10 و در طی یک
فرایند خود-کنترل به تهیه نانوذرات هسته-پوسته CdS: Mn/Mn (OH)2 انجامید.
این نانوذرات دارای نورتابی به رنگ قرمز و درطول موج ۶۴۰ نانومتر بودند که
به حضور زوج Mn در ساختار نسبت داده شد. آهنگ کم رشد تاریکی در دمای اتاق
با افزایش دمای رشد، افزایش می‌یافت. از این رشد تحریک‌شده به‌وسیله
گرما(ترموشیمیایی) در دمای ۹۶ درجه سانتیگراد برای تهیه نانوذرات CdS: Mn
استفاده شد. نتایج نشان‌دهنده شراکت مؤثر یون‌های Mn در ساختار نانوذرات
بود. تغییرات نورتابی ذرات با افزایش زمان حرارت‌دهی نیز نشان‌دهنده بازشکل‌گیری
ذرات در زمان‌های طولانی و بازگشت یون‌های منگنز به داخل محلول بود. این
فرایند به کاهش نورتابی و اشباع آن در مقداری ثابت در زمان‌های بالاتر
حرارت‌دهی می‌انجامید.
نتایج این تحقیق به صورت چهار مقاله پذیرفته‌شده ‌و دو مقاله در دست بررسی
ISI، ارائه شده‌است.