ساخت آشكارساز نوري فرابنفش با استفاده از نانوساختارهاي اكسيد روي با ناخالصي كلسيم به روش سل- ژل

Fabrication of Ultraviolet Photodetector Based on ZnO Nanostructures and Calcium Impurities Using Sol-Gel Method

در اين مقاله يك آشكار ساز نوري فرابنفش با استفاده از نانوساختارهاي اكسيد روي ساخته شده است. مراحل ساخت ارزان، كيفيت بالاي نانوساختارها و نتايج مطلوب آشكار ساز نوري از ويژگي هاي مهم روش پيشنهادي مي باشد. نانوساختارهاي اكسيد روي با استفاده از روش سل-ژل رشد يافته اند. جهت افزايش حساسيت حسگر، ناخالصي كلسيم به آنها افزوده شده است. نتايج حاصل از XRD نشان مي دهد كه نانوساختارهاي بدست آمده عاري از هرگونه ناخالصي و فاز اضافي هستند. تصاوير SEM نيز بيانگر آن است كه افزودن آلاينده كلسيم سبب كاهش اندازه نانوساختارهاي اكسيد روي مي گردد. طيف EDS نشان مي دهد عنصر كلسيم در نمونه آلاييده شده موجود است. به منظور بررسي ويژگي هاي نوري نانوساختارها از طيف نگاري فوتولمينسانس (PL) استفاده گرديد. نتايج حاصل از آزمايش PL دلالت بر كاهش انرژي شكاف باند نانوساختارهاي اكسيد روي در طي فرآيند آلايش با كلسيم دارد. همچنين نتايج حاصل از رامان و XRD حاكي از كاهش كريستالينگي نانوساختارها با افزايش ميزان غلظت آلاينده كلسيم مي باشند. نتايج اندازه گيري جريان نوري حسگر ماورابنفش در حالت گذرا بيانگر آنست كه جريان در معرض روشنايي بسيار بيشتر از جريان در حالت تاريكي است، آشكارساز حساسيت خوبي دارد و همچنين با افزودن ناخالصي كلسيم حساسيت آن افزايش مي يابد.

In this paper an ultraviolet (UV) photodetector has been fabricated using ZnO nanostructures. The cheap fabrication process, high-quality nanostructures and the desired results for the photodetector are the most important characteristics of the proposed method. ZnO nanostructures have been grown using sol-gel method. In order to increase the sensitivity, calcium impurities have been added to nanostructures. XRD results show that the obtained nanostructures are free from any unwanted impurities and phases. SEM images show that by adding Ca impurities the dimensions of the nanostructures have been reduced. EDS spectra illustrates that the Ca element exists in the nanostructures. In order to study the optical properties of the grown nanostructures, photoluminescence (PL) spectroscopy has been performed. PL results show that by increasing the impurity the bandgap has been slightly decreased. Raman spectroscopy and the XRD results depict that by increasing the impurity concentration the crystallization of the nanostructures would be reduced. The results for the UV sensor transient photocurrent measurement show that when exposed to light the current is much larger than the dark current, the sensor has a good sensitivity and adding Ca impurities increases the sensitivity considerably.