فصل دوم: طبقه بندیو روش های سنترنانو مواد

2-1- مقدمه. 9

2-2- طبقه بندی نانو مواد از نظر ابعاد. 9

2-2-1- نانو مواد صفر بعدی.. 10

2-2-2- نانو مواد یک بعدی.. 10

2-2-3- نانو مواد دو بعدی.. 11

2-2-4- نانو مواد سه بعدی.. 11

2-3- روش های سنتر عناصر پایه. 12

2-3-1- روش بالا به پایین.. 13

2-3-1-1- تغییر شکل دهی پلاستیکی شدید (SPD) 13

عنوانصفحه

2-3-1-2- آسیاب های پرانرژی.. 14

2-3-1-3- لیتوگرافی.. 15

2-3-1-4- سونش…. 16

2-3-2- روش پایین به بالا. 16

2-3-2-1- روش های فیزیكی تبخیری.. 19

2-3-2-1-1- روش تبخیر گرمایی.. 20

2-3-2-1- 2- روش تبخیر توسط باریکه ی الکترونی.. 21

2-3-2-1- 3- روش برآرایی توسط باریکه مولکولی (MBE) 23

2-3-2-1- 4 – روش لیزری پالسی (PLD) 24

2-3-2-1-5 – روش تبخیر به کمک شعاع یونی (IBAD) 25

2-3-2-2 – روش کندوپاش…. 26

2-3-2-2 – 1- روش کندوپاش با جریان مستقیم (DC) 27

2-3-2-2 -2- روش کندوپاش با امواج رادیویی (RF) 28

2-3-2-2 -3- روش کندوپاش با شتابدهنده مغناطیسی.. 29

2-3-2-3- روش چرخشی ( اسپینی ) 30

2-3-2-4- سل – ژل.. 30

2-3-2-5- هیدروترمال.. 32

2-3-2-6- آندایزکردن.. 32

2-3-2-7- روش صفحه گذاری.. 33

2-3-2-7- 1- روش صفحه گذاری با الکتریسیته ( الکترولیز ) 33

2-3-2-7- 2- صفحه گذاری بدون الکتریسیته. 34

2-3-2-8- روش های شیمیایی تبخیری.. 35

عنوانصفحه

فصل سوم: خواص و ویژگی­های نیمه رساناها

3-1 – مقدمه. 38

3-2 – خواص اساسی نیمه رساناها 39

3-2-1- ساختار نواری.. 39

3-2-2- گاف نواری مستقیم و غیرمستقیم در نیمه رساناها 40

3-2-3- انتقال حامل در نیمه رسانا 41

3-3 – اکسید روی.. 44

3-3-1- ساختار بلوری اکسید روی.. 46

3-3-2- خواص مهم اکسید روی.. 50

3-4- روش های ساخت نانوساختارهای اکسید روی.. 51

3-4-1- ساخت نانوسیم های اکسید روی.. 52

3-4-1- 1- رشد فاز بخار 52

3-4-1- 2- رشد فاز مایع.. 53

الف – روش هیدروترمال.. 53

الف – 1- تأثیر روش بذر گذاری بر روش هیدروترمال.. 55

الف – 2- تأثیر مدت زمان رشد بر روش هیدروترمال.. 57

الف – 3- تأثیر PH محلول اولیه بر روش هیدروترمال.. 58

الف – 4- تأثیر جنس زیرلایه بر روش هیدروترمال.. 59

الف – 5- تأثیر دمای رشد بر روش هیدروترمال.. 59

الف – 6- تأثیر مواد افزودنی بر روش هیدروترمال.. 60

الف – 7- تأثیر HTMA در شکل گیری نانوسیم ها در روش هیدروترمال.. 60

الف -8- تأثیر عوامل دیگر بر روش هیدروترمال.. 61

ب – سایر روش های سنتز فاز محلول.. 61

3-4-2- ساخت نانوحفره های اکسید روی.. 62

عنوانصفحه

3-4-2- 1- ساخت به روش سلول الکتروشیمیایی 52

 

فصل چهارم: کاربردهای اکسیدروی

4-1 – مقدمه. 69

4-2 – حسگرها 70

4-2-1-حسگرگازی.. 70

4-2-2- زیست حسگرها 71

4-3 – خاصیت فوتو كاتالیستی.. 71

4-4 – سلول های خورشیدی رنگدانه ای.. 72

4-4-1- اجزای تشکیل دهنده ی سلول خورشیدی حساس شده به رنگدانه. 73

4-4-1-1- زیرلایه. 73

4-4-1-2- فوتو آند. 74

4-4-1-3- الکترولیت… 74

4-4-1-4- الکترود شمارشگر (کاتد) 75

4-4-1-5- جاذب نور 75

4-4-2- اصول عملکرد سلول خورشیدی رنگدانه ای.. 76

فصل پنجم: تولید نانو ساختارهای ترکیبی اکسید روی

5-1 – مقدمه. 78

5-2- تمیزکاری.. 77

5-3- تولید نانو ساختارهای ترکیبی اکسید روی.. 79

عنوانصفحه

5-3-1- رشد نانوسیم اکسیدروی بر روی نانوحفره اکسیدروی.. 80

5-3-1-1- تولید نانوحفره 80

5-3-1-2- تولید نانوسیم.. 81

5-3-1-2- 1- تولید پوشش دانه ای.. 82

5-3-1-2- 2- رشد آرایه های نانو سیمی به روش هیدروترمال.. 82

5-3-1-3- بررسی اثر ولتاژ بر روی شکل گیری نانوساختارها 85

5-3-2- رشد نانوحفره ها بر روی لایه نازک از نانوسیم اکسیدروی.. 87

5-4- ساختار بلوری.. …………89

5-5- بررسی خواص نوری.. 90

5-6 – ساخت سلول خورشیدی حساس شده به رنگدانه. 93

5-6-1- آماده سازی الکترود کار در سلول خورشیدی رنگدانه ای.. 39

5-6-2- آماده سازی الکترود مقابل در سلول خورشیدی رنگدانه ای.. 93

5-6-3- آماده سازی الکترولیت در سلول خورشیدی رنگدانه ای.. 93

5-6-4- بستن سلول خورشیدی رنگدانه ای.. 94

5-6-5- مشخصه یابی سلول خورشیدی رنگدانه ای.. 94

فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات………………………………………………………………..96

مراجع………………………………………………………………………………………………………………………………………..100

 

چکیده و صفحه عنوان به انگلیسی

فهرست جدول­ها

 

 

عنوان صفحه

 

جدول (3-1) خواص مهم اکسید روی .. 50

جدول (3-2) قطر و طول نانومیله های اکسیدروی متناسب با ضخامت لایه بذرگذاری شده. 56

جدول (3-3) میانگین قطر نانوسیم ها در زمان های مختلف .. 58

عنوان صفحه

شکل (2-1) مقایسه روش بالا به پایین و روش پایین به بالاتولید نانو ذرات……………………………………..12

شکل (2-2) نمودار درختی روشها­ی فیزیکی لایه­نشانی …………………………………………………………………..18

شکل (2-3) نمودار درختی روشها­ی شیمیایی لایه­نشانی…………………………………………………………………..19

شکل (2-4) طرحواره ای از روش لایه نشانی تبخیری ………………………………………………………………………..21

شکل (2-5) طرحواره ای از دستگاه لایه نشانی تبخیری به کمک باریکه الکترونی……………………………22

شکل (2-6) طرحواره ای از لایه­گذاری منظم پرتوی مولکولی……………………………………………………………23

شکل (2-7) طرحواره ای از از دستگاه لایه نشانی لیزری پالسی ………………………………………………………..24

شکل (2-8) طرحواره ای از از لایه نشانی به روش کند­و­پاش ………………………………………………………………26

شکل (2-9) طرحواره ای از دستگاه لایه نشانی کندوپاش RF………………………………………………… 28

شکل (2-10) طرحواره ای از روش لایه نشانی سل – ژل …………………………………………………………………36

شکل (3-1) نحوه قرارگیری ترازها، نوارها و گاف انرژی…………………………………………………………………….40

شکل (3-2) ساختار بلوری اکسید روی……………………………………………………………………………………………….46

شکل (3-3) ساختار ورتسایت اکسید روی …………………………………………………………………………………………48

شکل (3-4) ساختارهای مختلف اکسید روی ……………………………………………………………………………………51

شکل (3-5) طرح واره ای از بذر گذاری استات روی بر روی بستر شیشه با لایه نشانی چرخشی …………………………………………………………………………………………………………………………57

شکل (3-6) تصویری از یک سلول الکتروشیمیایی را برای رسوب دادن یک فلز، روی یک

الکترود جامد ……………………………………………………………………………………………………………………62

عنوان صفحه

شکل (3-7) طرحواره ای از یک دستگاه پتانسیواستات با سل الکتروشیمیایی که با دو امپدانس جایگزین شده است ……………………………………………………………………………………………………….67

شکل (3-8) سلول الکتروشیمیایی سه الکترودی با منبع تغذیه………………………………………………………..67

شکل (4-1) طرحواره و نحوه عملکرد سلول های خورشیدی رنگدانه ای…………………………………………….76

شکل (5-1) شستشوی زیرلایه با استفاده از التراسونیک …………………………………………………………………..79

شکل (5-2) تصویر SEM از رشد نانو ساختارهای اکسید روی …………………………………………………….81

شکل (5-3) طرحواره ی راکتور طراحی شده جهت روش هیدروترمال………………………………………………83

شکل (5-4) سامانه استفاده شده برای رشد آرایه های نانوسیمی، به روش هیدروترمال……………………83

شکل (5-5) تصویر SEM از رشد نانو ساختارهای اکسید روی در مرحله ی هیدروترمال………………83

شکل (5-6) تصویر SEM از رشد نانو ساختارهای اکسید روی در مرحله ی هیدروترمال بر روی زیرلایه صاف و خام FTO……………………………………………………………………………………………84

شکل (5-7) نانوپروس های تولید شده توسط الکتروانباشت الف) در ولتاژ 0.5 ولت، ب) در ولتاژ 1.0 ولت، ج) در ولتاژ 1.5ولت و د) در ولتاژ 2.0ولت ……………………………………………………….85

شکل (5-8) نانومیله ها و نانوکلوخه های شکل گرفته بر روی زیرلایه های تولید شده به روش الکتروانباشت در الف) ولتاژ 5/0 ولت، ب) ولتاژ 1.0 ولت ج) ولتاژ 5/1 ولت و د) ولتاژ 2.0 ولت………………………………………………………………………………………………………………….86

شکل (5-9) تصویرSEM از رشد نانو ساختارهای اکسید روی که بصورت نانومیله هستند در

مرحله ی هیدروترمال………………………………………………………………………………………………………….87

شکل (5-10) تصویر SEM از رشد نانو ساختارهای اکسید روی در مرحله ی الکتروانباشت

الف) در ولتاژ 0.5 ولت، ب) در ولتاژ 1.0 ولت ج) در ولتاژ 1.5 ولت

و د) در ولتاژ 2.0 ولت ………………………………………………………………………………………………..88

عنوان صفحه