ساخت نانوميله‌هاي هسته/پوسته ZnO/ZnS به روش آبي- حرارتي و بررسي خواص ساختاري و نوري آنها

Fabrication of core-shell ZnO/ZnS nanorods by hydrothermal method and study of their structural and optical properties

در اين تحقيق، ساخت نانوميله‌هاي ZnO و نانوميله‌هاي هسته/پوستة ZnO/ZnS گزارش شده است. نانوساختارهاي حاصل توسط روش‌هاي مختلفي شامل : پراش پرتوي ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FESEM)، طيف‌سنج فرابنفش- مرئي (UV-Visible) و طيف‌سنج فوتولومينسانسي (PL) مورد مطالعه و مشخصه‌يابي قرار گرفتند. نتايج حاصل از الگو‌هاي XRD براي نانوميله‌هاي اكسيد روي ساختار بلوري ورتسايت شش‌وجهي و براي نانوذرات ZnS رشد يافته روي نانوميله‌هاي ZnO ساختار بلوري ‌بلندروي مكعبي را به‌وضوح نشان مي‌دهد. مطالعة ريخت‌شناسي اين ساختارها توسط SEM و FESEM قطر را براي نانوميله‌هاي اكسيد روي، نانوذرات ZnS و نانوميله‌هاي هسته/پوستة ZnO/ZnS به‌ترتيب 70، 20 و 120 نانومتر نشان مي‌دهد. طيف جذبي نانوميله‌هاي ZnO/ZnS در مقايسه با نانوميله‌هاي ZnO و نانوذرات ZnS به-وضوح يك جابجايي به‌ سمت طول‌موج‌هاي بلندتر را براي ساختار هسته/پوسته نشان مي‌دهد. همانطور كه پيش‌بيني شده است، اين جابجايي ناشي از كاهش گاف نواري مؤثر ساختار هسته/پوسته مي‌باشد. مطالعات طيف PL نانوساختارها نشان داد كه پوشش‌دهي نانوميله‌هاي اكسيد روي توسط ZnS باعث كاهش برخي نواقص ساختاري و درنتيجه كاهش تابش مرئي حاصل از آن نقص مي‌شود.

In This paper, the production of ZnO nanorods and ZnO/ZnS core/Shell nanorods are reported. The fabricated nanostructures are characterized and studied using different methods including; X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Field Emission Scanning Microscopy (FESM), UV-Visible (UV-Vis) and Photoluminescence (PL) spectroscopy. Results of XRD spectrums clearly show a hexagonal Wurtzite crystal structure for ZnO nanorods and for grown-coated ZnS nanoparticles on ZnO nanorods a cubic Zinc blende crystal structures. The morphology studies of these structures by SEM and FESM have shown the diameters of ZnO nanorods, ZnS nanoparticles, and core/Shell ZnO/ZnS nanorods to be 70, 20 and 120 nanometers, respectively. The absorption spectra of ZnO/ZnS core/Shell compared to ZnO and ZnS structures have clearly shown a shift of absorption band of core/shell structure towards longer wavelengths. This is due to a reduction of efficient band gaps of core/shell structures, as predicted. Results of PL studies have also shown that the coating of zinc oxide nanorods by ZnS nanoparticles decreases some of the structural defects and, consequently, reduces the visible radiation resulting from the structural defect.