分层的ZnO / CdSSe异质Nanotrees的合成
Summary
在这里，我们准备和特点新颖树形层次的ZnO /纳米结构CdSSe，其中CdSSe分支上垂直排列的ZnO纳米线生长。所得nanotrees是用于将太阳能转换和其他光电器件的潜在材料。
Abstract
两步化学气相沉积过程是此处使用以制备树状分层的ZnO / CdSSe杂纳米结构。其结构是由CdSSe树枝上生长氧化锌纳米线被一个透明的蓝宝石衬底上垂直排列的。形态是通过扫描电子显微镜测定。晶体结构通过X射线粉末衍射分析来确定。两者的ZnO茎和CdSSe分支具有一个主要为纤维锌矿晶体结构。 S和Se中的CdSSe分支的摩尔比是由能量色散X射线光谱仪进行测定。该CdSSe树枝造成强烈的可见光吸收。光致发光（PL）光谱表明，茎和树枝形成II型异质结。相比于从单个氧化锌茎排放或CdSSe分支时并注明CdSSe和ZnO之间的快速电荷转移PL寿命测量显示，从树上排放的寿命减少。该VERTI卡利对齐的ZnO茎提供一个直接的电子传递途径到基板，并允许由可见光激发后有效的电荷分离。上述特性相结合，使氧化锌/ CdSSe nanotrees有希望的候选人在太阳能电池，光催化，和光电设备的应用程序。
Introduction
氧化锌是一种II-VI族半导体，具有3.3电子伏特的带隙（BG），一个高电子迁移率，和一个大的激子结合能1,2。它是具有在光学装置现在和将来的应用，太阳能电池，和光催化登塔丰富半导体材料。然而，氧化锌都是透明的，这限制了它在可见光谱范围内的应用程序。因此，材料吸收可见光，如窄间隙半导体3，染料分子4和光敏聚合物5，经常被用于敏化的ZnO对可见光的吸收。
硫化镉（BG 2.43 EV）和硒化镉（BG 1.76电子伏特）是常见的II-VI族窄禁带半导体，并已深入研究。三元合金CdSSe的BG和晶格参数可以通过改变VI组件6,7的摩尔比进行调整。的ZnO / CdSSe纳米复合材料已被报告导致高效photovoltaic能量转换8,9。
朝着与CdSSe分支的改进的可见光吸收的基板结合垂直取向的ZnO纳米线的有效电子传递途径导致茎和树枝9,10之间有效的电子转移。因此，我们合成了一种新的树状的ZnO / CdSSe纳米结构，其中垂直排列的氧化锌纳米线都装饰有CdSSe分支机构。该复合材料可以作为构建块新颖太阳能转换装置。
这个协议描述如何氧化锌纳米线阵列由由ZnO和C粉末一步法化学气相沉积（CVD）在蓝宝石衬底上生长，之后以前已发表11的过程。以下ZnO纳米线的生长，采用CVD法的第二步骤，以在ZnO纳米线生长CdSSe分支。我们采用X射线粉末衍射（XRD），扫描电子显微镜（SEM），和能量色散X射线谱（EDS）测量晶体结构，形态和在ZnO / CdSSe nanotrees（NTS）的组合物。分支和杆之间的光学性质和电荷载体传输机制已经由光致发光（PL）光谱和时间分辨的PL寿命测量的影响。
Protocol
Representative Results
Discussion
ZnO纳米线（茎）的垂直取向是基于在基板上外延生长。 ZnO纳米线沿着与蓝宝石12的一个平面的周期性匹配的<0001>方向优先生长。因此，类型和基片的质量是非常重要的。金涂层的衬底上，从5nm至20nm的厚度不同，已经过测试并表明在ZnO纳米线的生长没有显著差异。的ZnO纳米线的长度可以通过改变在ZnO / C的混合物被使用时，Ar流量率，和空气暴露时间的量来调节。对于具有一致长度合成…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
作者感谢Svilen Bobev他与XRD谱图和K Booksh与溅射镀膜机设备援助的帮助。
Materials
| ZnO | Sigma Aldrich | 1314-13-2 | |
| Activated Carbon | Alfa | 231-153-3 | |
| CdSe | Sigma Aldrich | 1306-24-7 | |
| CdS | Sigma Aldrich | 1306-23-6 | |
| Sapphire | MTI | 2SP | a-plane, 10 × 10 × 1 mm |
| Furnace | Lindberg Blue M | SSP | |
| Scanning electron microscope | Hitachi | S5700 | assembled with an Oxford Inca X-act detector |
| X-ray powder diffractometer | Rigaku | MiniFlex | filtered Cu Kα radiation (λ=1.5418 Å) |
| Amplified Ti:sapphire oscillator | Coherent Mantis | Coherent Legend-Elite | |
| Single photon detection module | ID Quantique | ID-100 | |
| Sputter coater | Cressington | 308 | assembled with gold target |
| Fiber probe spectrometer | Photon Control | SPM-002 | |
| Colored Glass Filter | Thorlabs | FGB37-A – Ø25 mm BG40 | AR Coated: 350 – 700 nm |
| Compressed argon gas | Keen | 7440-37-1 |
Referências
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