دانلود پروژه: بررسی خواص اپتیکی و الکتریکی نانوکامپوزیت اکسید روی حاوی نانوذرات آلیاژی طلا– نقره

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                                                صفحه

فصل اول : خواص و مبانی نانوذرات

1-1 مقدمه                                                                                                                                            2

1-2 نانوکامپوزیت                                                                                                                                     5

1-3 نانوذرات                                                                                                                                        6

1-4 نانوذرات فلزی                                                                                                                                    9

1-5 نانوذرات فلزی آلیاژی                                                                                                                        11

1-6 خواص نانوذرات فلزی                                                                                                                        11

1-7 خواص نوری                                                                                                                                   11

      1-7-1 پلاسمون سطحی                                                                                                                      12

      1-7-2 تئوری مای                                                                                                                            16

      1-7-3 مطالعه خواص نوری نانوذرات توسط تئوری مای                                                                            21

     1-7-4 گذار بین نواری                                                                                                                            24

     1-7-5 عوامل موثر بر خواص اپتیکی نانوذرات                                                                                                25

              1-7-5-1 اثر اندازه نانوذرات                                                                                                         25

             1-7-5-2 اثر رزونانس پلاسمونی                                                                                                 26

            1-7-5-3 اثر پاشندگی سطح                                                                                                      27

            1-7-5-4 اثرات میرایی تابش                                                                                                      28

           1-7-5-5 اثر شکل ذره                                                                                                               29

           1-7-5-6 اثر محیط و ترکیبات سطحی                                                                                           31

     1-7-6 خواص نوری نانوذرات فلزی آلیاژی                                                                                             31

1-8 خواص کاتالیستی                                                                                                                          34

     1-8-1 نقش کاتالیستی نانوذرات فلزی در واکنش­های شیمیایی                                                                   34

    1-8-2 نقش کاتالیستی نانوذرات فلزی در رشد نانوساختارهای یک بعدی                                                            37

1-9 خاصیت فوتوکاتالیستی نانوذرات                                                                                                         38

1-10 خواص الکتریکی                                                                                                                           40

فصل دوم: روش­های ساخت نانوذرات                                                                                                         

2-1 مقدمه                                                                                                                                         47

2-2 روش­های تولید و ساخت نانوذرات                                                                                                        47

2-3 روش­های فیزیکی                                                                                                                            48

    2-3-1 کندوپاش                                                                                                                              49

    2-3-2 فرآیندهای کندوپاش                                                                                                               50

            2-3-2-1 کندوپاش یونی                                                                                                           51

            2-3-2-2 کندوپاش DC                                                                                                            51

            2-3-2-3 کندوپاش فرکانس رادیویی                                                                                             52

            2-3-2-4 کندوپاش مغناطیسی                                                                                                    53

            2-3-2-5 کندوپاش واکنش­پذیر                                                                                                   55

    2-3-3 کاربردهای روش کندوپاش                                                                                                        56

فصل سوم: روش­های ساخت و مشخصه­یابی لایه های نازک                                                                             

3-1 مقدمه                                                                                                                                        60

3-2 انتخاب مواد                                                                                                                                 60

3-3 روش ساخت لایه­های نازک                                                                                                               62

3-4 زیرلایه­ها و مراحل آماده سازی آن­ها                                                                                                    63

3-5 مشخصه­یابی لایه­های نازک                                                                                                               64

3-6 ساخت لایه­های نازک ZnO حاوی نانوذرات فلزی                                                                                         64

     3-6-1 رشد لایه نازک ZnO                                                                                                                       64

3-7 مشخصه­یابی لایه­های نازک ZnO                                                                                                                     65

     3-7-1 طیف سنجی نوری                                                                                                                           65

    3-7-2 آنالیز AFM                                                                                                                                   66

3-8 ساخت لايه­هاي نازک ZnO:Ag (4mm)                                                                                                       67

     3-8-1 طیف سنجی نوری                                                                                                                           68

    3-8-2 آنالیز AFM                                                                                                                                   69

    3-8-3 اّنالیز FE-SEM                                                                                                                     70

3-9 ساخت لایه های نازک ZnO:Ag (2mm)                                                                                                      71

     3-9-1 طیف سنجی نوری                                                                                                                           71

    3-9-2 آنالیز AFM                                                                                                                                   72

    3-9-3 اّنالیز FE-SEM                                                                                                                     73

3-10 لایه­نشانی کندوپاش واکنش­پذیر لایه­های نازک ZnO:Ag                                                                       75

    3-10-2 آنالیز AFM                                                                                                                                   76

    3-10-3 اّنالیز FE-SEM                                                                                                                     76

3-11 ساخت لایه های نازک ZnO:Au                                                                                                                77

    3-11-2 آنالیز AFM                                                                                                                                   78

3-12 ساخت لایه­های نازک ZnO-Ag-Au                                                                                                          79

     3-12-1 طیف سنجی نوری                                                                                                                           79

    3-12-2 آنالیز AFM                                                                                                                                   80

3-13 خواص الکتریکی لایه­های نازک                                                                                                    81

نتیجه­گیری                                                                                                                                        84

پیشنهادات                                                                                                                                         85

منابع                                                                                                                                                86

فهرست جدول­ها

 

عنوان                                                                                                                                                              صفحه

جدول1-1 برخي از ويژگي­هاي فيزيکي و شيميايي نانوذرات                                                                                9

جدول 3-1 خصوصيات فیزیکی ساختار ورتزیت اکسيد ZnO در دمای اتاق                                                             61

جدول 3-2 خصوصيات فيزيکی طلا و نقره                                                                                            62

جدول3-3 پارامترهای لایه­نشانی لایه­های نازک ZnO                                                                                    63

جدول 3-4 اطلاعات آماری مربوط به لایه نازک ZnO                                                                                      67

جدول 3-5 اطلاعات آماری مربوط به لایه نازک ZnO:Ag (4mm)                                                                   70

جدول 3-6 اطلاعات آماری لایه های نازک اکسید روی حاوی نانوذرات نقره(2mm)                                       72

جدول 3-7 اطلاعات آماری لایه­نشانی کندوپاش واکنش­پذیر                                                                      76

جدول 3-8 اطلاعات آماری مربوط به سطح لایه نازک ZnO:Ag                                                                     79

جدول 3-9 اطلاعات آماری نمونه های نانوکامپوزیت ZnO حاوی نانوذرات طلا-نقره                                         81

فهرست شکل­ها

 

عنوان                                                                                                                                                                              صفحه

شکل 1-1 نانوساختارها الف) صفر بعدی، ب) یک بعدی، ج) دو بعدی، د) نانوکامپوزیت                                              3

شکل 1-2  نمايش نوسانات جمعي الکترون­هاي آزاد در فصل مشترک فلز- دي­الکتريک                                                14

شکل 1-3  موج فرودی بر سطح نانوذرات a) پلاسمون سطحی جایگزیده و b) موج پلاسمون سطحي                      15

شکل 1-4 نمايش نوسانات جمعي الکترون­هاي آزاد کلوئيد کروي طلا                                                           15

شکل 1-5 شمايي از سيستم مورد نظر براي به دست آوردن ميدان پراکنده شده از ذرات                                    17

شکل 1-6 قسمت­هاي (a حقيقي و (b موهومي تابع دي الکتريک نقره                                                          24

شکل 1-7 بخش حقيقي و موهومي تابع دي­الکتريک فلز نقره                                                                     25

شکل 1-8 راندمان جذب براي نانوذرات نقره در اندازه­هاي متفاوت                                                                      27

شکل 1-9 راندمان خاموشي براي نانوذرات كروي نقره با و بدون در نظر گرفتن اثر پاشندگي سطحي                            28

شکل 1-10 ضريب جذب براي نانومكعب­هاي نقره در اندازه­هاي متفاوت                                                               29

شکل 1-11 ضريب جذب برای (aشبه نانوذرات كروي،  (bنانوساختارهاي استوانه­اي و ديسك مانند                             30

شکل 1-12 (aطيف جذب براي نانوساختارهاي نقره، تصوير TEM براي نانوذرات (b كروي،(c  مثلثي و  (dديسك    30

شکل 1-13 محدوده پيك پلاسموني براي انواع نانوساختارهاي طلا و نقره                                                            31

شکل 1-14 نمايي از تركيب دو ماده A و B، a) نانوذرات مجزا، b) نانوذرات آلياژي و c) نانوذرات پوسته-هسته        32

شکل 1-15 مقايسه طيف جذبي نانوذرات آلياژي و پوسته- هسته                                                                      34

شکل 1-16 انرژي هاي جذب شيميايي اكسيژن تجزيه شده سطح فلزات واسطه نسبت به يك مولكول در خلا                36

شکل 1-17 نمودار نسبت سطح به حجم يک کاتاليست نوعی بر حسب قطر ذرات                                            39

شکل 1-18 اثرکاهش اندازه در نوار رسانش نانوذرات فلزي                                                                        41

شکل 1-19 نانو ذره فلزي بين دو الکترود و سد پتانسيل معادل آن                                                              43

شكل 1-20 نمودار I-V براي نانوذره فلزي در ميان دو الكترود                                                                    45

شکل 2-1 نمای کلی از دستگاه کندوپاش                                                                                            50

شکل2-2 دستگاه کندوپاش DC                                                                                                               52

شکل3-3 اجزاي اصلي دستگاه لايه­نشاني کندوپاش فرکانس راديويی                                                            53

شکل2-4 نمایی از کندوپاش مغناطیسی                                                                                              54

شکل 3-1 ساختار کریستالی ورتزیت اکسید روی (دایره های سیاه، اکسیژن و دایره های خاکستری، روی)              61

شکل 3-2 طیف عبور لایه­های نازک ZnO                                                                                                  66

شکل3-3 تصاویر AFM لایه­های نازک  ZnO: (a) سه بعدی، (b) دو بعدی                                                    67

شکل 3-4 يک شماتيک از چيدمان هدف برای کندوپاش همزمان                                                                68

شکل 3-5 طیف جذب لایه های نازک ZnO:Ag                                                                                          68

شکل 3-6 طیف عبور لایه­های نازک اکسید روی حاوی نانوذرات فلزی نقره(4mm)                                             69

شکل 3-7 تصویر AFM لایه نازک ZnO:Ag  a) سه بعدی b) دو بعدی                                                              70

شکل 3-8 تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی لایه­های نازک ZnO:Ag                                        70

شکل 3-9 طیف جذب لایه­های نازک ZnO:Ag                                                                                                   72

شکل 3-10 تصاویر سه بعدی لایه­های نازک ZnO حاوی نانوذرات نقره                                                         73

شکل 3-11 تصاویر FE-SEM از نمونه لایه­های نازک اکسید روی حاوی نانوذرات نقره 2 میلی­متری                     74

شکل 3-12 تصاویر EDS لایه­های نازک اکسید روی حاوی نانوذرات نقره بازپخت شده در اتمسفر نیتروژن              74

شکل 3-13 يک شماتيک از چيدمان سیم­های نقره بر روی هدف کندوپاش همزمان رادیویی واکنش پذیر               75

شکل 3-15 تصاویر FE-SEM لایه­های ساخته شده به روش کندوپاش واکنش­پذیر                                         77

شکل 3-16 طیف جذب نوری لایه­های نازک ZnO:Au                                                                                78

شکل 3-18 نمودار جذب لایه های نازک اکسید روی حاوی نانوذرات آلیاژی طلا-نقره                                      80

شکل 3-19 تصاویر سه بعدی لایه­های نازک ZnO حاوی نانوذرات آلیاژی نقره و طلا                                       80