البحث المتقدم

البنية المجهرية والانزياح الأزرق في فجوة النطاق البصري للبلورات النانوية لأكسيد الزنك المطعم بالألمنيوم

Title Microstructure and blue shift in optical band gap of nanocrystalline AlxZn 1-x O thin

الباحث الرئيس محمد نذير الدين خان

الباحثون المشاركون

التخصص: الفيزياء
التخصص الدقيق: Laser and Nanophysics
المستخلص: في هذا البحث ، قمنا بعرض الخصائص التركيبية والبصرية للأغشية الرقيقة لأكسيد الزنك المطعم بالألمنيوم والمزروعة على ركائز زجاجية باستخدام عملية sol-gel. لفهم تأثير التطعيم بالألمنيوم على الاستجابة الهيكلية والبصرية للأغشية الرقيقة لجسيمات أكسيد الزنك النانوية، تم وصف العينات المحضرة باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD) ، والتحليل الطيفي المشتت للطاقة (EDS) ، والمجهر الإلكتروني الماسح (TEM)، والمجهر الإلكتروني النافذ عالي الدقه (HRTEM) ، والتلألؤ الضوئي (PL) ، وامتصاص الأشعة فوق البنفسجية ، والتحليل الطيفي لرامان. تظهر نتائج حيود الأشعة السينية أن جسيمات أكسيد الزنك النانوية المطعمه بالالمنيوم لها طور سداسي يشبه الجسيمات النانوية لأكسيد الزنك. تعرض صور المجهر الالكتروني الماسح TEM وكذلك بيانات حيود الأشعة السينية XRD الحجم المقدر للجسيمات النانوية لتكون في حدود 35-45 نانومتر. تم تحديد فجوة النطاق البصري من أطياف الامتصاص البصري. تفاوتت فجوة النطاق من 3.27 eV لأغشية أكسيد الزنك غير المطعم إلى 3.87eV لأغشية أكسيد الزنك المطعمة بالألمنيوم التي يحتوي على المنيوم بمقدار 3 atwt%. يرتبط الانزياح نحو الازرق في فجوة نطاق الطاقة بشكل أساسي بتركيز الناقل الناتج من المطعم الالمنيوم المانح، وبدرجة الترتيب البلوري. تؤكد دراسة التلألؤ الضوئي أيضًا على أن الانزياح نحو الأزرق في انبعاث الأشعة فوق البنفسجية يزيد عند زيادة تركيز المطعم الالمنيوم بسبب التوسع في فجوة النطاق
Abstract: In this paper, we report the structural and optical properties of Al doped ZnO (AZO) thin films grown on glass substrates using the sol–gel process. To understand the effect of Al doping on the structural and optical response of ZnO nanoparticles thin films, the prepared samples have been characterized using X-ray diffraction (XRD), energy dispersive spectroscopy (EDS), transmission electron microscopy (TEM), high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), photoluminescence (PL), UV–vis absorption and Raman spectroscopy. X-ray diffraction results show that Al doped ZnO nanoparticles have hexagonal phase similar to ZnO nanoparticles. TEM images as well as XRD data exhibit the estimated size of nanoparticles to be in the range 35–45 nm. The optical band gap has been determined from optical absorption spectra. The band gap varied from 3.27 eV for undoped ZnO film to 3.87 eV for AZO film having 3 atwt% Al. The blue shift in energy band gap mainly related to carrier concentration induced by Al-donor doping, and to the degree of crystalline order. Photoluminescence study further confi rms the blue shift in UV emission when Al doping concentration is increased, as a consequence of extension in band gap
الحالة: محكم ومنشور
جهة التحكيم: Elsevier
دار النشر: Elsevier
سنة النشر: 2014
تحويل التاريخ