Title Rapid microwave-assisted synthesis of Ag-doped PbS nanoparticles for optoelectronic applications
الباحث الرئيس محمد توقير خان
الباحثون المشاركون
التخصص: الفيزياء
التخصص الدقيق: Semiconductor Devices
المستخلص: في هذا العمل ، تم تصنيع الجسيمات النانوية NPs الجديدة (Ag: PbS) عن طريق الميكروويف السهل والسريع. تم استخدام مطياف المجال الإلكتروني الماسح الانبعاث (FESEM) و مطياف الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDX) لتأكيد التطعيم المتجانس لـ Ag في PbS.لقد اظهر المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) أن PbS NPs مغلفة بالكامل ب Ag . بتحليل حيودX-ray (XRD) كشف أن جميع العينات تمتلك هياكل بلورية مكعبة بينما مواضع القمة لـ Ag: PbS انحرف قليلاً نحو الزاوية الاقصر مقارنة بـ PbS النقي ، تأكد أيضًا من تطعيم Ag في NPs . و أيضًا لقد أكدت أطياف فورييه - رامان المحولة (FT-Raman) الطور وعملية تطعيم Ag في PbS NPs . ولقد تم الحصول على أحجام من NPs في حدود 15-40 نانومتر بينما كانت أحجام البلورات المحسوبة لهذه العينات في نطاق 18-26 نانومتر. لقد تم الحصول على جهد زيتا لـ 5.0 نسبة وزنية من Ag: PbS NPs أعلى بحوالي 10 مرات من تلك الخاصة بـ PbS NPs النقية ، مما يدل على الاستقرار العالي لـ NPs المطعمة في الوسائط المائية. لقد تم حساب فجوة النطاق الضوئية لـ Ag: PbS NPs من أطياف الانعكاس المنتشرة ووجدت أنها في نطاق 1.95-2.51 الكترون فولت ؛ يزيد مع تطعيم Ag . لقد لوحظ التقليل في شدة التلألؤ الضوئي (PL) مع زيادة تركيز التطعيم ل Ag والتي تنسب إلى نقل الشحنة بين Ag و PbS . علاوة على ذلك ، يعمل تطعيم Ag أيضًا على تحسين الخواص الكهربائية والعزل الكهربائي لـ PbS NPs. . أخيرًا ، تم فحص الخواص الكهروضوئية للمواد المحضرة تحت إضاءة ضوء الليزر 633 نانومتر لتحديد قابليتها للتطبيق كأجهزة كشف ضوئية للضوء المرئي. لقد وجد أن Ag المطعم ل PbS NPs يظهر اشكال محسّنة للكشف الضوئي عن جدارة مقارنةً بـ PbS NPs النقية.
Abstract: Herein, novel Ag-doped PbS (Ag:PbS) nanoparticles (NPs) were synthesized via a facile and rapid microwave
route. Field emission scanning electron microscopy (FESEM)/energy-dispersive X-ray (EDX) spectroscopy were
employed to confirm the homogeneous doping of Ag in PbS. The transmission electron microscopy (TEM) exposed
that the PbS NPs were fully encapsulated with Ag. X-ray diffraction (XRD) analysis revealed that all the
samples possessed cubic crystal structures whereas the peak positions for the Ag:PbS were slightly shifted towards
lower angle compared to pure PbS, further confirm the Ag doping in NPs. Fourier-transform Raman (FTRaman)
spectra also confirmed the phase and doping of Ag in PbS NPs. The grain sizes of the synthesized NPs
were found to be in the range of 15–40 nm while calculated crystallite sizes of these samples were in the range of
18–26 nm. The zeta potential for 5.0 wt% Ag:PbS NPs was found to be approximately 10 times higher than that
for pure PbS NPs, signifying the high stability of the doped NPs in aqueous media. The optical band gap of
Ag:PbS NPs were evaluated from diffused reflectance spectra and found to be in range of 1.95–2.51 eV; increases
with Ag doping. The quenching in photoluminescence (PL) intensity was observed with the increase of Ag
doping concentration attributed to the charge transfer between Ag and PbS. Moreover, Ag doping also improve
the electrical and dielectric properties of PbS NPs. Finally, optoelectrical properties of synthesized materials
were investigated under 633 nm laser-light illumination to determine their applicability as visible-light photodetectors.
It was found that the Ag doped PbS NPs exhibited enhanced photodetector figures of merit compared
to the pure PbS NPs.