Síntese de hierárquicos ZnO / CdSSe heterostructure Nanotrees
Summary
Aqui, nós preparar e caracterizar novos hierárquicos nanoestruturas de ZnO / CdSSe árvore-like, onde ramos CdSSe são cultivadas em nanofios de ZnO alinhados verticalmente. Os nanotrees resultantes são um material potencial para a conversão de energia solar e outros dispositivos opto-electrónicos.
Abstract
Um procedimento de deposição de vapor químico de duas etapas é aqui empregue para preparar hierárquicos ZnO / CdSSe hetero-nanoestruturas de árvore. As estruturas são compostas por ramos CdSSe cultivadas em nanofios de ZnO que estão verticalmente alinhados sobre um substrato de safira transparente. A morfologia foi medida através de microscopia eletrônica de varredura. A estrutura cristalina foi determinada por análise de difracção de pó de raios-X. Tanto o ZnO caule e ramos CdSSe tem uma estrutura de cristal predominantemente wurtzita. A proporção molar de S e Se, nos ramos CdSSe foi medido por espectroscopia de raios X de energia dispersiva. Os ramos CdSSe resultar em forte absorção de luz visível. Fotoluminescência (PL) espectroscopia mostraram que o caule e dos ramos formam um heterojun�o tipo II. medições vida PL mostraram uma diminuição no tempo de vida de emissão das árvores, quando em comparação com a emissão de ZnO hastes individuais ou ramos CdSSe e indicar rápida transferência de carga entre CdSSe e ZnO. o verticamente alinhados ZnO hastes proporcionar uma via de transporte de electrões directamente para o substrato e para permitir a separação de carga eficiente após fotoexcitação pela luz visível. A combinação das propriedades acima mencionadas faz ZnO / CdSSe nanotrees candidatos promissores para aplicações em células solares, fotocatálise, e dispositivos opto-electrónicos.
Introduction
ZnO é um semicondutor II-VI com um gap (BG) de 3,3 eV, uma alta mobilidade de elétrons e um 1,2 energia de ligação grande éxciton. É um material semicondutor abundante com uma infinidade de aplicações presentes e futuras em dispositivos ópticos, células solares, e fotocatálise. No entanto, ZnO é transparente, o que limita a sua aplicação na gama espectral visível. Portanto, materiais absorventes de luz visível, tais como semicondutores narrow-gap 3, moléculas de corante 4, e polímeros fotossensíveis 5, têm sido frequentemente utilizados para sensibilizar ZnO a absorção de luz visível.
CDs (BG 2,43 eV) e CdSe (BG 1,76 eV) são comuns II-VI semicondutores narrow-gap e têm sido intensamente investigados. Os parâmetros de BG e gelosia da liga ternária CdSSe pode ser ajustado através da variação das razões molares dos componentes VI 6,7. nanocompósitos ZnO / CdSSe ter sido relatada como resultando em photov eficienteconversão de energia oltaic 8,9.
Combinando a via de transporte de elétrons eficiente de nanofios de ZnO alinhados verticalmente contra um substrato com a absorção de luz visível melhoria dos ramos CdSSe levou à transferência de elétrons eficiente entre o caule e ramos 9,10. Assim, sintetizamos uma nova árvore-como ZnO / CdSSe nanoestrutura, onde nanofios de ZnO alinhados verticalmente são decorados com ramos CdSSe. Este material compósito pode actuar como um bloco de construção de novos dispositivos de conversão de energia solar.
Este protocolo descreve como matrizes de nanofios de ZnO são cultivados num substrato de safira por deposição de vapor químico de um passo (DCV) a partir de pós de ZnO e C, seguindo um procedimento que foi anteriormente publicado a 11. Seguindo o crescimento de nanofios de ZnO, um segundo passo de DCV é empregue para crescer em ramos CdSSe os nanofios de ZnO. Empregamos de difracção de raios-X em pó (XRD), microscopia electrónica de varrimento (SEM), eespectroscopia de raios-X de energia dispersiva (EDS) para medir a estruturas de cristal, morfologia e composição das nanotrees ZnO / CdSSe (NTs). O mecanismo de transferência de propriedades ópticas e carga transportadora entre os ramos e caule foram investigados por fotoluminescência (PL) espectroscopia e as medições ao longo da vida PL resolvidas no tempo.
Protocol
Representative Results
Discussion
O alinhamento vertical das nanofios de ZnO (hastes) baseia-se no crescimento epitaxial sobre o substrato. Nanofios de ZnO crescer preferencialmente ao longo da <0001> direção que combina com a periodicidade de um plano de safira 12. Portanto, o tipo e a qualidade do substrato são muito importantes. Diferentes espessuras do revestimento de ouro no substrato, a partir de 5 nm a 20 nm, foram testados e mostraram nenhuma diferença significativa no crescimento de nanofios de ZnO. O comprimento dos nanofi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores agradecem Svilen Bobev por sua ajuda com os espectros de DRX e K. Booksh de assistência com o equipamento de pulverização catódica coater.
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 |
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