ساخت و مشخصه يابي نانوسيم‌هاي اكسيد روي ساخته ‌شده به روش الكتروانباشت و اكسايش حرارتي و كاربرد آن‌ها به عنوان گسيل دهنده‌ ميداني

Synthesis and characterization of ZnO nanowires using electrodeposition and thermal oxidation and their application as field emitter

لايه‌اي از نانوسيم هاي اكسيد روي بر روي زير لايه فلز روي از محلولي كه حاوي 2 ZnClو 2O2 Hبوده به روش احيا كاتدي و از طريق حرارت دادن در اتمسفر در دماي ?C 400 و به مدت 4 ساعت ايجاد شد. پراش پرتو ايكس مجموعه اي از قله هاي معين، (مطابق با ساختار ورتزايت اكسيد روي) نشان مي دهد. تصاوير ميكروسكوپ هاي الكتروني روبشي و عبوري مشخص مي‌كند كه نانو سيم‌هاي اكسيد روي با جهت گيري اتفاقي با طول چندين ميكرون و قطر nm 40-30 تشكيل ‌شده‌اند. مطالعه گسيل ميداني الكترون از طريق ساختار ديودي در فشار mbar 8-10×1 صورت پذيرفت. مقدار ميدان روشن شدن براي چگالي گسيل جريان الكترون 2 µA/cm1/0 تعريف گرديد كه به مقدار V/µm2/1 به دست آمد. نمودار فولر- نوردهيم (F-N) رفتار غيرخطي را در كل محدوده ميدان اعمال ‌شده مطابق با رفتار ذاتي گسيل كننده هاي نيم رسانا نشان داده است. ساده بودن روش ساخت، همراه با خاصيت مناسب گسيل كننده نانو سيم‌هاي اكسيد روي به طريق الكتروانباشت و اكسايش حرارتي مي تواند نماينده اي از يك گسيل كننده خوب براي كاربري در جريان هايي با چگالي بالا داشته باشد.

ZnO nanocrystalline thin films were synthesized using cathodic reduction of Zn foil in aqueous electrolyte containing ZnCl2 and H2O2, followed by annealing at 400 oC in the air. The X-ray diffraction pattern exhibited a set of well-defined diffraction peaks corresponding to the ZnO wurtzite phase. Scanning electron microscope and transmission electron microscope images clearly revealed formation of randomly oriented ZnO nanowires having length up to several microns and diameter of ~ 100 nm. The field an emission studies were carried out in a planar diode configuration at a base pressure ~ 1x10-8 mbar. The turn-on field value, required to draw emission current density of 0.1 ?A/cm2 was found to be ~ 1.2 V/?m. The Folwer-Nordheim (F-N) plot showed non-linear behavior in the entire range of applied field indicating the semiconducting nature of the emitter. The simplicity of the synthesis route, coupled with the better emission properties, proposes the electrochemically synthesized ZnO nanowire emitter as a promising electron source for high current density applications.