Name: synthesis of hierarchical zno/cdsse heterostructure nanotrees
Uploaded: 2016-11-29T12:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 50 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees at JoVE.com

Yazarlar püskürtmeli kaplayıcı ekipmanları ile yardım için XRD spektrumları ve K. Booksh ile yaptığı yardım için Svilen Bobev teşekkür ederiz.

1. sentezi Ağacı benzeri ZnO / CdSSe Nanoyapılar <ol><li> Safir yüzeylerde tedavi öncesi ve altın kaplama Not: altın film ZnO nanotellerinin büyümesinde bir katalizör olarak hareket eder. <ol><li> sonikasyon 5 dakika ile% 99.5 etanol içinde temiz safir slaytlar (a-düzlemi, 10 x 10 x 1 mm) Au püskürtme için alt-tabaka hazırlanır. </li><li> Bir püskürtmeli kaplayıcı ve altın hedefi safir Slaytlarınıza 10 nm (± 2 nm) altın um kalınlığındaki bir film oluşturur. </li></ol></li><li> ZnO nanotellerinin sentezi NOT: Sonication adımı homojen bir ZnO 1.2.2 sonuçları ve karbon (ZnO / C) karışımı. Karıştırma işleminden sonra, karışım, gri bir renge dönüşür. sıkıştırma basamağı 1.2.3 hava karışımı içinde ve ZnO ve karbon yakın temas içinde olduğu, mevcut olmasını sağlar. CVD sonra ZnO nanotellerinin beyaz film tarafı aşağı tekneye doğru bakan, alt-tabaka üzerinde biriken olmalıdır. <ol><li> ZnO NANOPOWDER ve activ 1 g karıştırınbir- C (50:50 kütle payı), 10 mi% 99.5 etanol içinde bir spatula ile iyice karıştırın. </li><li> 30 dakika boyunca 20 ° C&#39;de bir su banyosu içinde sonikasyon karışımı, ve daha sonra 80 ° C&#39;de ~ 5 saat için bir fırın içinde kurutun. </li><li> Bir alümina tekne ZnO / C karışımı yerleştirin ve bir spatula ile iyice kompakt. </li><li> altın kaplamalı yüzü aşağı bakacak şekilde, alümina tekne üstünde altın kaplı safir slaytlar yerleştirin. Bir yatay borulu fırında kuvars tüpün merkezinde alümin tekne yerleştirin. </li><li> Oda sıcaklığında 40 sccm&#39;lik (RT) &#39;in bir akış oranında Ar ile 1 saat süre ile kuvars tüp temizleyin. 80 ° C / dakikalık bir hızda 900 ° C oda sıcaklığında, sıcaklık artışları ve argon akış hızı sabit tutulması. </li><li> 2 saat 900 ºC sıcaklık tutun. lastik tıpa gaz girişleri kaldırarak her iki ucunda kuvars tüp açın ve hava reaksiyonu için oksijen sağlamak için tüp girelim. </li><li> ru olan 3 saat 900 ° C reaksiyon sıcaklığı tutmakgrafik çubuklarıyla bBER stoperler kaldırıldı. 10 ° C / dk&#39;lık bir hızda oda sıcaklığına soğutun. </li><li> tekne ve fırının dışına slayt atın. </li></ol></li><li> ZnO nanotellerin üzerinde CdSSe şube Biriktirme NOT: CdS alümina tekne / Se merkezinde kuvars tüp sergilendi. hazırlanan ZnO nanoteller yukarı bakacak ve tekne 10 cm aşağı idi. bu ikinci CVD sonra ZnO / CdSSe nano bir sarı / portakal rengi bir film, bir slayt üzerine aktarılır. <ol><li> CdS ve CdSe (CdS / Se) toz kuyu (50:50 kütle fraksiyonu) 0.5 g karıştırın ve bir alümina tekne karışımı yerleştirin. iyi karışımı sıkıştırmak. </li><li> CdS / Se alümina tekne ve kuvars tüp içinde önceden hazırlanmış ZnO nanotel örnek yerleştirin. </li><li> 1 saat boyunca oda sıcaklığında 40 sccm&#39;lik bir akış oranında Ar ile tüp temizleyin. 80 ° C / dakikalık bir hızda 820 ° C reaksiyon sıcaklığını arttırır. 30 dakika boyunca 820 ° C&#39;de sıcaklık tutun. </li><li> de RT kadar soğumasını10 ° C / dk&#39;lık bir oranı. tekne ve fırının dışına slayt atın. </li></ol></li><li> ZnO ve CdSSe nanotellerin: Kontrol örneklerinin sentezi <ol><li> Aynı deneysel koşullar altında Bölüm 1.2&#39;de olduğu gibi ZnO nanoteller sentez. </li><li> CdS ve CdSe kompozisyon aynı miktarda, aynı deney koşulları altında, bölüm 1.3 gibi CdSSe nanoteller sentez, ancak bunun yerine ZnO-yatırılır slayt substrat olarak temiz, altın kaplı safir slayt. </li></ol></li></ol> 2. Morfolojik ve Kristalografik Karakterizasyonu <ol><li> Bir kelepçe ile SEM sahnede örnek monte edin ve SEM enstrüman vakum odasında numuneyi yerleştirin. 3 kV gerilimde 12,0 mm çalışma mesafesi ve 3000X defa ve 10,000X 11,12 arasında bir büyütme ile yüksek çözünürlüklü modu SEM görüntüleri çekmek. </li><li> Aynı çalışma mesafesi X-ışını detektörü kullanarak aynı numune ile EDS veri almak12.0 mm. Analiz moduna aleti ayarlayın ve 20-40 uA 13 bir akım ile sonuçlanan 20 kV voltaj ayarlayın. </li><li> Süzüldü Cu Ka radyasyonu (λ = 1,5418 Â), 11,12 kullanan bir X-ışını toz difraktometresi ile XRD spektrumu toplayın. </li></ol> 3. PL Emisyon Spektroskopisi ve Zaman çözülmesi PL Ömür Ölçümleri Not: PL spektrumu ve zaman dekorele tek foton sayma oda sıcaklığında (TCSPC) ölçümleri, bir Ti güçlendirilmiş kullanılarak gerçekleştirilmiştir: 400 nm dalga boyunda merkezli 50 FSEC puls dizileri üreten ikinci harmonik üretimi (SHG) sonra, safir osilatörün ve 1.76 bir çıkış gücü mW 14. <ol><li> lazer kadar ve dedektör örnek yüzünü konumlandırır örnek tutucu içine örnek sabitleyin. örnek üzerinde odaklanmak için lazer hizalama. fiber spektrometresi kullanılarak 900 nm dalga boylarında 500 nm numunelerin PL emisyon spektrumları ölçün. </li><li> (Ava tek foton dedektörü kullanınlanche foto diyot veya phototube) bir renkli cam filtre ve 500- veya 650-nm parazit bant geçiren filtreli zamana bağımlı PL ömürleri ölçmek için. </li><li> Ekle ZnO, CdSSe veya ZnO / CdSSe numune tutucu içine kayar. 500 nm bant geçiş filtresi ve 650 nm bant geçiş filtresi ile CdSSe veya ZnO / CdSSe örnekleri ile saf ZnO nanoteller ölçün. </li><li> Zaman çözünürlüklü floresan bozunma ömürleri ölçmek için bir zaman dekorele tek foton sayacı ya da hızlı osiloskop kullanın. </li></ol>

<ol>
	<li>Swank, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+Properties+of+II-VI.">Surface Properties of II-VI.</a> Compounds. Phys. Rev. 153 (3), 844-849 (1967).</li><li>Bagnall, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optically+pumped+lasing+of+ZnO+at+room+temperature.">Optically pumped lasing of ZnO at room temperature.</a> Appl Phys. Lett. 70 (17), 2230-2232 (1997).</li><li>Zheng, Z. K., Xie, W., Lim, Z. S., You, L., Wang, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CdS+sensitized+3D+hierarchical+TiO2/ZnO+heterostructure+for+efficient+solar+energy+conversion.">CdS sensitized 3D hierarchical TiO2/ZnO heterostructure for efficient solar energy conversion.</a> Sci. Rep. 4, (2014).</li><li>Anta, J. A., Guill&#233;n, E., Tena-Zaera, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ZnO-Based+Dye-Sensitized+Solar+Cells.">ZnO-Based Dye-Sensitized Solar Cells.</a> J. Phys. Chem. C. 116 (21), 11413-11425 (2012).</li><li>Pelligra, C. I., Majewski, P. W., Osuji, C. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large+area+vertical+alignment+of+ZnO+nanowires+in+semiconducting+polymer+thin+films+directed+by+magnetic+fields.">Large area vertical alignment of ZnO nanowires in semiconducting polymer thin films directed by magnetic fields.</a> Nanoscale. 5 (21), 10511-10517 (2013).</li><li>Reddy, N. K., Devika, M., Shpaisman, N., Ben-Ishai, M., Patolsky, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+cathodoluminescence+properties+of+CdSe/ZnO+hierarchical+nanostructures.">Synthesis and cathodoluminescence properties of CdSe/ZnO hierarchical nanostructures.</a> J. Mater. Chem. 21 (11), 3858-3864 (2011).</li><li>Lee, Y. L., Chi, C. F., Liau, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CdS/CdSe+Co-Sensitized+TiO2+Photoelectrode+for+Efficient+Hydrogen+Generation+in+a+Photoelectrochemical+Cell.">CdS/CdSe Co-Sensitized TiO2 Photoelectrode for Efficient Hydrogen Generation in a Photoelectrochemical Cell.</a> Chem. Mater. 22 (3), 922-927 (2010).</li><li>Rinc&#243;n, M. E., S&#225;nchez, M., Ruiz-Garc&#237;a, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photocorrosion+of+Coupled+CdS/CdSe+Photoelectrodes+Coated+with+ZnO:+Atomic+Force+Microscopy+and+X-Ray+Diffraction+Studies.">Photocorrosion of Coupled CdS/CdSe Photoelectrodes Coated with ZnO: Atomic Force Microscopy and X-Ray Diffraction Studies.</a> J. Electrochem. Soc. 145 (10), 3535-3544 (1998).</li><li>Leschkies, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photosensitization+of+ZnO+Nanowires+with+CdSe+Quantum+Dots+for+Photovoltaic+Devices.">Photosensitization of ZnO Nanowires with CdSe Quantum Dots for Photovoltaic Devices.</a> Nano Lett. 7 (6), 1793-1798 (2007).</li><li>Gonzalez-Valls, I., Lira-Cantu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vertically-aligned+nanostructures+of+ZnO+for+excitonic+solar+cells:+a+review.">Vertically-aligned nanostructures of ZnO for excitonic solar cells: a review.</a> Energy Environ Sci. 2 (1), 19-34 (2009).</li><li>Zhu, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+vertically+aligned+ultra-long+ZnO+nanowires+on+heterogeneous+substrates+with+catalyst+at+the+root.">Synthesis of vertically aligned ultra-long ZnO nanowires on heterogeneous substrates with catalyst at the root.</a> Nanotechnology. 23 (5), 055604 (2012).</li><li>Yang, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+Growth+of+ZnO+Nanowires+and+Their+Optical+Properties.">Controlled Growth of ZnO Nanowires and Their Optical Properties.</a> Adv. Func. Mater. 12 (5), 323-331 (2002).</li><li>Myung, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Composition-Tuned+ZnO&#8722;CdSSe+Core&#8722;Shell+Nanowire+Arrays.">Composition-Tuned ZnO&#8722;CdSSe Core&#8722;Shell Nanowire Arrays.</a> ACS Nano. 4 (7), 3789-3800 (2010).</li><li>Pan, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Color-Tunable+Photoluminescence+of+Alloyed+CdSxSe1-x+Nanobelts.">Color-Tunable Photoluminescence of Alloyed CdSxSe1-x Nanobelts.</a> J. Am. Chem. Soc. 127 (45), 15692-15693 (2005).</li><li>Rakshit, T., Mondal, S. P., Manna, I., Ray, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CdS-decorated+ZnO+nanorod+heterostructures+for+improved+hybrid+photovoltaic+devices.">CdS-decorated ZnO nanorod heterostructures for improved hybrid photovoltaic devices.</a> ACS Appl. Mater. Inter. 4 (11), 6085-6095 (2012).</li><li>Nan, W. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystal+Structure+Control+of+Zinc-Blende+CdSe/CdS+Core/Shell+Nanocrystals:+Synthesis+and+Structure-Dependent+Optical+Properties.">Crystal Structure Control of Zinc-Blende CdSe/CdS Core/Shell Nanocrystals: Synthesis and Structure-Dependent Optical Properties.</a> J. Am. Chem. Soc. 134 (48), 19685-19693 (2012).</li><li>Li, Z., Nieto-Pescador, J., Carson, A. J., Blake, J. C., Gundlach, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+Z-scheme+charge+separation+in+novel+vertically+aligned+ZnO/CdSSe+nanotrees.">Efficient Z-scheme charge separation in novel vertically aligned ZnO/CdSSe nanotrees.</a> Nanotechnology. 27 (13), 135401 (2016).</li></ol>

Bu makaledeki veriler ve rakamlar Li ve ark., 17 ile nanoteknoloji literatürden zikrediliyor.

ZnO nanotellerin (kaynaklanıyor) dikey hizalama alt tabaka üzerinde epitaksiyel büyüme dayanmaktadır. ZnO nanotellerdir safir 12 bir düzlem periyodu ile eşleşir &lt;0001&gt; yönünde tercihen büyür. Bu nedenle, tipi ve alt-tabaka kalitesi çok önemlidir. 5 nm ile 20 ila tabaka üzerinde altın kaplama, farklı kalınlıklarda, test edilmiş ve ZnO nanotellerinin büyümesinde anlamlı bir farklılık göstermiştir edilmiştir. ZnO nanotellerinin uzunluğu kullanılır ZnO / C karışımı, Ar akış oranı ve hava maruz kalma süresi miktarı değiştirilerek ayarlanabilir. Tutarlı bir uzunluğa sahip ZnO nanotelleri sentezlenmesi için, iyi tanımlanmış bir oranda ya da yapay hava (oksijen / azot karışımı) olan bir oksijen / argon karışımı taşıyıcı gaz olarak önerilmektedir. Şimdiye kadar, bu yöntemi kullanarak laboratuarımızda yetiştirildiği uzun ZnO nanoteller mikron 30 idi ve en kısa 5 mikron idi. <p class="jove_content"&gt; CdSSe çökelme esnasında alt-tabaka pozisyonunda sıcaklığı üçlü alaşım bileşimini kontrol önemli bir parametredir. kuvars tüp içinde, uçlarına doğru fırının merkezine sıcaklık gradyanı fırın ayarları, tüp uzunluğu ve çapı, ve taşıyıcı gaz akış oranı ile kontrol edilir. alt-tabakanın pozisyonu büyüme sıcaklığı ve buna bağlı olarak bileşimini belirlemektedir. biz güçlü göstergeler olduğundan aşağıda tartışıldığı gibi ZnO kök üzerinde CdSSe şube büyüme epitaksiyel bir 50:50 S büyümesi için doğru sıcaklığa sahip kuvars tüp konumunu bulmak önemlidir, şudur: Se köstebek oranı (yaklaşık 720 ºC) 14. S ve Se mol oranı ayarlama için bazı çalışmalar tüp içinde doğru ayarları ve pozisyon bulmak gerekebilir. Elde edilen ZnO / CdSSe NTS rengi uygun bir oran elde edilip bir birinci göstergesidir; turuncu olmalıdır. Parlak sarı renkbir koyu kırmızı renk CdSSe çok fazla selenyum gösterir iken, yüksek bir kükürt muhtevasına işaret etmektedir. Gerçek oranı EDS ve XRD ile ölçülebilir. yerine CdSSe / ZnO çekirdek-kabuk yapısının CdSSe dalları oluşumu nedeni kristal yapısının ölçümleri ile açıklanabilir. XRD CdSSe bölgesinin Çinkoblend fazın (111) düzlemi olarak tanımlanır 26,5 ° değerinde bir omuz (Şekil 3) 16 gösterilmektedir. CdSSe şube büyüme muhtemelen altıgen ZnO sapının (1010) yüzeyinde nokta kusurları tarafından başlatılır. Çinkoblend aşamasının oluştuğu tamsayı kendi kafes parametreleri farklıdır ve epitaksiyel büyümesine yol açabilir ZnO (1010) yüzey üzerinde küp CdSSe büyümesi ile açıklanabilir. dalları uzun büyüdükçe, kristal yapı XRD güçlü (101) sinyali için hesapları daha kararlı altıgen faza birleştirir. kafes parametreleri determi olduğumol oranı ile tanımlanır, ve mol oranı sıcaklığı kritik etkileyen bütün parametreleri büyüme sıcaklığı dikkatle ayarlayarak bağlıdır. Bu şube ve sapındaki farklı malzemelerden oluşan ağaç gibi nano bir gösteri olduğunu. yöntemi diğer malzeme kombinasyonları için prensip çalışmalarında gerekir. Ancak, kök kafes parametreleri ve şubeler arasında bir ilişki bir çekirdek-kabuk yapısının yerine dalları büyümek için gereklidir. Buna ek olarak, dal malzemesi yerleştirme sıcaklığı son hazırlık aşamasında kök hasar görmesini önlemek için, kök malzemesinin altında olmalıdır. nanoparçacık sentezi için alternatif bir yöntem solvothermal büyümesini kapsar. solvothermal yöntemlerle sentezlenen ağaç gibi kompozit NTS hakkında raporlar bir avuç olmuştur. solvothermal yöntemleri ile karşılaştırıldığında, çözücü içermeyen CVD daha çevre dostu ve m hazırlanmasını sağlaryüksek saflıkta MALZEMELERİNİN. Ancak, CVD da bazı sınırlamalar vardır. CVD, genellikle öncüleri buharlaştırmak için yüksek sıcaklıklarda çalıştırılır ve hazırlanan numuneler yüksek sıcaklıklarda farklı bileşimlere sahip olabilir. Özetle, biz yeni bir ZnO / CdSSe dikey olarak hizalanmış ağaç benzeri nano yapısını hazırladı. Hem ZnO sapları ve CdSSe dalları wurtzite yapısında esas olarak edildi. TCSPC ölçümleri ZnO için CdSSe şubelerinden hızlı yük transferi kaynaklanıyor göstermektedir. CdSSe şube ayarlanabilir BG, şeffaf ZnO kaynaklanıyor ve her ikisi arasındaki verimli yük transfer ZnO / CdSSe NTS optik, fotovoltaik ve fotoelektrokimyasal uygulamalar için umut verici bir malzeme yapar.

ZnO 3.3 eV bir bant boşluk (BG), bir yüksek elektron hareketliliği ve büyük exciton bağlama enerjili 1,2 özelliklerine sahip II-VI yarı iletkendir. Optik cihazlar mevcut ve gelecekteki uygulamalar, güneş pilleri ve fotokataliz bir bolluk ile bol yarı iletken malzemedir. Bununla birlikte, ZnO görünür spektral aralıkta uygulanmasını sınırlar saydamdır. Bu nedenle, dar aralık yarı iletkenler 3, boya molekülleri 4 ve ışığa hassas polimerlere 5 olarak görünür ışık emici malzemeler, genellikle görülebilir ışık emilimi ZnO duyarlı için kullanılmıştır. CdS (BG 2.43 eV) ve CdSe (BG 1.76 eV) ortak II-VI dar aralık yarı iletkenler ve yoğun incelenmiştir. Üçlü alaşım CdSSe BG ve kafes parametreleri VI bileşenlerine 6,7 mol oranları değiştirilerek ayarlanabilir. ZnO / CdSSe nanokompozitler etkin photov sonuçlandığı bildirilmiştiroltaic enerji dönüşümü 8,9. CdSSe şube gelişmiş görünür ışık emilimi ile bir alt tabakaya doğru dikey olarak hizalanmış ZnO nanotellerinin verimli elektron taşıma yolu birleştiren gövde ve dallar 9,10 arasında etkin elektron transferi yol açtı. Böylece, dikey olarak hizalanmış ZnO nanoteller CdSSe dalları ile dekore edilmiştir, yeni bir ağaç gibi ZnO / CdSSe nano yapısını, sentezlenmiş. Bu kompozit malzeme, yeni güneş enerjisi dönüşüm cihazları için bir yapı bloğu olarak hareket edebilir. Bu protokol, ZnO nanotel dizileri, daha önce 11 yayınlanmış olan bir prosedür takip edilerek ZnO ve Cı tozlardan tek aşamalı bir kimyasal buhar biriktirme (CVD) ile bir safir alt-tabaka üzerinde yetiştirilen açıklamaktadır. ZnO nanotellerinin büyümesinin ardından, CVD ikinci aşama ZnO nanotellerin üzerinde CdSSe dalları büyümeye kullanılır. Bu X-ışını toz difraksiyonu (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve istihdamEnerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS) ZnO / CdSSe nanotrees (NTS) kristal yapıları, morfolojisi ve bileşimini ölçmek için. şube ve kök arasındaki optik özellikleri ve yük taşıyıcı transfer mekanizması fotolüminesans (PL) spektroskopisi ve zamana bağımlı PL ömür boyu ölçümleri ile incelenmiştir.

<table><tbody><tr><td>ZnO</td><td>Sigma Aldrich</td><td>1314-13-2</td><td></td></tr><tr><td>Activated Carbon</td><td>Alfa</td><td>231-153-3</td><td></td></tr><tr><td>CdSe</td><td>Sigma Aldrich</td><td>1306-24-7</td><td></td></tr><tr><td>CdS</td><td>Sigma Aldrich</td><td>1306-23-6</td><td></td></tr><tr><td>Sapphire</td><td>MTI</td><td>2SP</td><td>a-plane, 10 &amp;times; 10 &amp;times; 1 mm</td></tr><tr><td>Furnace</td><td>Lindberg Blue M</td><td>SSP</td><td></td></tr><tr><td>Scanning electron microscope</td><td>Hitachi</td><td>S5700</td><td>assembled with an Oxford Inca X-act detector</td></tr><tr><td>X-ray powder diffractometer</td><td>Rigaku</td><td>MiniFlex</td><td>filtered Cu K&amp;alpha; radiation (&amp;lambda;=1.5418&amp;nbsp;&amp;Aring;)</td></tr><tr><td>Amplified Ti:sapphire oscillator</td><td>Coherent Mantis</td><td>Coherent Legend-Elite</td><td></td></tr><tr><td>Single photon detection module</td><td>ID Quantique</td><td>ID-100</td><td></td></tr><tr><td>Sputter coater</td><td>Cressington</td><td>308</td><td>assembled with gold target</td></tr><tr><td>Fiber probe spectrometer</td><td>Photon Control</td><td>SPM-002</td><td></td></tr><tr><td>Colored Glass Filter</td><td>Thorlabs</td><td>FGB37-A - &amp;Oslash;25 mm BG40</td><td>AR Coated: 350 - 700&amp;nbsp;nm</td></tr><tr><td>Compressed argon gas</td><td>Keen</td><td>7440-37-1</td><td></td></tr></tbody></table>

synthesis of hierarchical zno/cdsse heterostructure nanotrees

İki aşamalı bir kimyasal buhar depozisyon yöntemi Burada ağaç gibi hiyerarşik ZnO / CdSSe hetero nano hazırlamak için kullanılır. yapılar dikey şeffaf safir alt tabaka üzerine hizalanmış ZnO nanotellerin yetiştirilen CdSSe şube oluşmaktadır. morfoloji taramalı elektron mikroskobu ile ölçüldü. Kristal yapı, X-ışını toz difraksiyon analizi ile belirlendi. Hem ZnO kök ve CdSSe dalları ağırlıklı olarak hekzagonal kristal yapıya sahiptir. CdSSe dallarında S ve Se mol oranı enerji dispersif X-ışını spektroskopi ile ölçülmüştür. CdSSe dalları mutlaka görülebilir ışık emilmesi ile sonuçlanır. Fotolüminesans (PL) spektroskopisi kök ve dalları bir tip-II heteroeklem oluşturduğunu gösterdi. Bireysel ZnO gelen emisyon kaynaklanıyor ya da CdSSe şubeleri ile karşılaştırıldığında ve CdSSe ve ZnO arasındaki hızlı şarj transferini işaret ettiği PL ömür boyu ölçümleri ağaçlardan emisyon ömrü bir azalma olduğunu gösterdi. vertiCally&#39;nin hizalanmış ZnO substrata doğrudan elektron taşıma yolu sağlar ve görünür ışık photoexcitation sonrası etkili ücreti ayrımına izin kaynaklanmaktadır. Yukarıda belirtilen özelliklerin kombinasyonu ZnO / CdSSe güneş hücreleri, fotokataliz ve opto elektronik cihazlarda uygulamalar için umut verici adaylar nanotrees yapar.

Şekil 1 ZnO / CdSSe NTS büyüme mekanizmasını göstermektedir. prosedür katalitik olmayan buhar-katı (VS) büyüme takiben katalitik buhar-sıvı-katı (VLS) sürecini içermiştir. İlk VLS adımda, ZnO ve Cı metal Zn ve karbon oksit ile sonuçlanan, Ar atmosferde reaksiyona girmektedir. Zn, daha sonra safir alt-tabaka üzerinde altın ön içinde eritilir. ZnO nanoteller çözünmüş Zn ve kalıntı oksijen büyür. İkinci aşamada, kısa bir ZnO tohumları üzerine VLS-VS uzun ZnO nanotellerinin büyüme hava sonuçlarına maruz kalma. VLS-VS mekanizması daha önce 11,12 ayrıntılı olarak ele alınmıştır. Son aşamada, CdSSe dalları ZnO tellerin üzerine, bir katalizör olmadan doğrudan büyür. İlk aşamada sonra elde edilen ZnO nanotellerin (protokol 1.2) arasında SEM görüntüleri, Şekil 2&#39;de gösterilmiştir: (a). ağaç gibi nanostruct SEM görüntüleriİkinci aşamada sonra elde edilen ures (Protokol 1.3), Şekil 2 (b) ve (c) &#39;de gösterilmiştir. Biz NTS kompozisyonu belirlemek için EDS kullandı. dalları etrafında 0.53 mol yüzdesi oranı ile, S ve Se içeriyordu: 0.47. EDS elemanı tarar. Şekil 2 (c) &#39;de gösterilen, NT üç farklı pozisyonda yapılan Şekil edildi 2 (d), (e) ve (f) sırasıyla sapın bileşim, dal ve kapağı göstermektedir . Şekil 2 (g) &#39;de hat boyunca bir eleman çizgi tarama eşleme Şekil 2 (B)&#39; de gösterilmektedir. elemanı tarama kapak ve gövde açık bir şekilde kök bölgesinde Zn ve O arasından yalnızca katkısını göstermektedir tarama ayırt edilebilir olduğunu göstermektedir. NTS kristal yapıları XRD ile ölçüldü. Bunlar Şekil 3 &#39;de gösterilen saf ZnO ve CdSSe tellerden, kristal yapıları ile karşılaştırılır. Saf ZnO ve CdSSe sh Nanoteller(100), (002), (101) ve (102), 13,15 karakteristik zirveleri ile beklenen altıgen wurtzite yapısı, akış. ZnO için (002) de bir çok güçlü ve dar tepe dikey olarak hizalanmış ZnO nanotellerinin tek yönlü büyüme ile açıklanabilir. NTS XRD ölçümü ZnO ve CdSSe wurtzite yapıların bir kombinasyonunu göstermektedir. Se 0.54 için XRD verileri belirlendi: 0.46 EDS sonuca karşılık gelmektedir VEGARD yasası, S mol oranı göre yöntem. NTS içinde CdSSe Çinkoblend faz (111) düzlemi ile atanır ve daha sonra ele ek bir tepe sergiledi. PL spektrumları ve TCSPC kullanılarak zamana bağımlı PL ölçümleri, sırasıyla, Şekil 4 (a) ve (b) &#39;de gösterilmiştir. Şekil 4 (a), ZnO, CdSSe ve ZnO / CdSSe floresans emisyonları sırasıyla 514 nm, 646 nm ve 627 nm &#39;de maksimum seviyesine sahip. 500-nm bant geçiren filtre oldu<html> 650 nm&#39;lik filtre CdSSe ve ZnO / CdSSe NTS gelen emisyon ölçümü için kullanılırken, ZnO PL süresi ölçümü için seçilen. Zamana bağımlı PL ölçümleri tek veya çift üstel fonksiyonları kullanılarak takıldı. Şekil 2 (b) &#39;, ZnO / CdSSe artıklar (0.11 nsn) ile nano PL süresi 400 nm eksitasyon ZnO (3.67 nsn) ile nano ya CdSSe (1.06 nsn) ile nano birinin ömür daha kısadır. Bu ZnO CB için iletim bandının CdSSe (CB) fast elektron transferi ile açıklanabilir. İzole nanotellerin ise, heyecanlı elektronlar nanosaniye zaman ölçeğinde radyatif recombine. CdSSe şubeleri ZnO kök ile temas varsa, heyecanlı elektronlar arayüzü bağlıdır ve bu ışınım ömrü çok daha hızlı olabilir bir zaman ölçeği ile, ZnO için CdSSe olmayan radyatif aktarabilirsiniz. Bu nedenle, ZnO / CdSSe NTS PL ömür boyu arayüzü üzerinden elektron transferi ile azaltılır. &quot;Src =&quot; / files / ftp_upload / 54675 / 54675fig1.jpg &quot;/&gt; ZnO / CdSSe NTS Şekil 1. şematik sentez. Fırının içindeki kurulum solda gösterilir. Ar içindeki VLS süreci, havada VLS-VS süreci ve CdSSe şube birikimi: Aşağıdaki görüntüleri içeren NT hazırlık üç adım göstermektedir. Referans çoğaltılamaz. 17. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54675/54675fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/54675/54675fig2.jpg" /> 2. SEM görüntüleri ve EDS spektrumları Şekil. CVD yoluyla hazırlanan ZnO nanotellerin a) SEM görüntüsü, b) ve c) CVD yoluyla hazırlanan ZnO / CdSSe NTS SEM görüntüleri; ZnO sapı, CdSSe kap, ve ZnO / CdSSe NTS CdSSe Şubesi EDS spektrumları d gösterilmiştir </Güçlü&gt;), e) ve f), sırasıyla, lH), Ref yeniden g gösterilmiş olan) üzerinde elemanı hattı taraması. 17. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54675/54675fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/54675/54675fig3.jpg" /> Şekil 3. XRD ZnO, CdSSe, ZnO / CdSSe NTS spektrumu. (100), (002), (101) ve (102), tepe çıplak nanotellerin için ZnO ve CdSSe wurtzite yapısının karakteristik gösterilmektedir. Metinde tartışılan şekilde NTS ek tepe noktaları, Çinkoblend yapıda CdSSe bölgesinin (111) düzlemi ile tespit edilebilir. Referans çoğaltılamaz. 17. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54675/54675fig3large.jpg" target="_blank">Lütfen c</a>Bu rakamın büyük halini görmek için buraya yalamak. <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/54675/54675fig4.jpg" /> Şekil 4. PL spektrumları ve TSCPC ölçümleri. PL spektrumları (a) ve tek üslü ile donatılmış TSCPC ölçümleri (b) ZnO, CdSSe ve 400 nm dalga boyu lazer ile heyecan ZnO / CdSSe NTS. sırasıyla 514 nm, 646 nm ve 627 nm de ZnO, CdSSe ve ZnO / CdSSe PL spektrumları gösterisi floresan. ZnO, CdSSe ve ZnO / CdSSe ve ömürleri sırasıyla 3.67 NSEC, 1.32 NSEC ve 0.72 NSEC vardır. Referans çoğaltılamaz. 17. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54675/54675fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees at JoVE.com

Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees

Burada, CdSSe dalları dikey olarak hizalanmış ZnO nanotellerin yetiştirilen yeni ağaç benzeri hiyerarşik ZnO / CdSSe nano hazırlamak ve karakterize eder. Ortaya çıkan nanotrees güneş enerjisi dönüşüm ve diğer opto-elektronik cihazlar için potansiyel bir malzemedir.

Hiyerarşik ZnO / CdSSe Heteroyapı Nanotrees sentezi

A two-step chemical vapor deposition procedure is here employed to prepare tree-like hierarchical ZnO/CdSSe hetero-nanostructures. The structures are ...

synthesis-of-hierarchical-znocdsse-heterostructure-nanotrees

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

10.0K Görüntüleme.  University of Delaware.  Burada, CdSSe dalları dikey olarak hizalanmış ZnO nanotellerin yetiştirilen yeni ağaç benzeri hiyerarşik ZnO / CdSSe nano hazırlamak ve karakterize eder. Ortaya çıkan nanotrees güneş enerjisi dönüşüm ve diğer opto-elektronik cihazlar için potansiyel bir malzemedir. 

Video: Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees

Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials offering a superior control over the spatial distribution of charge carriers across material interfaces. As this study demonstrates, a combination of donor-acceptor nanocrystal (NC) domains in a single nanoparticle can lead to the realization of efficient photocatalytic1-5 materials, while a layered assembly of donor- and acceptor-like nanocrystals films gives rise to photovoltaic materials.
Initially the paper focuses on the synthesis of composite inorganic nanocrystals, comprising linearly stacked ZnSe, CdS, and Pt domains, which jointly promote photoinduced charge separation. These structures are used in aqueous solutions for the photocatalysis of water under solar radiation, resulting in the production of H2 gas. To enhance the photoinduced separation of charges, a nanorod morphology with a linear gradient originating from an intrinsic electric field is used5. The inter-domain energetics are then optimized to drive photogenerated electrons toward the Pt catalytic site while expelling the holes to the surface of ZnSe domains for sacrificial regeneration (via methanol). Here we show that the only efficient way to produce hydrogen is to use electron-donating ligands to passivate the surface states by tuning the energy level alignment at the semiconductor-ligand interface. Stable and efficient reduction of water is allowed by these ligands due to the fact that they fill vacancies in the valence band of the semiconductor domain, preventing energetic holes from degrading it. Specifically, we show that the energy of the hole is transferred to the ligand moiety, leaving the semiconductor domain functional. This enables us to return the entire nanocrystal-ligand system to a functional state, when the ligands are degraded, by simply adding fresh ligands to the system4.
To promote a photovoltaic charge separation, we use a composite two-layer solid of PbS and TiO2 films. In this configuration, photoinduced electrons are injected into TiO2 and are subsequently picked up by an FTO electrode, while holes are channeled to a Au electrode via PbS layer6. To develop the latter we introduce a Semiconductor Matrix Encapsulated Nanocrystal Arrays (SMENA) strategy, which allows bonding PbS NCs into the surrounding matrix of CdS semiconductor. As a result, fabricated solids exhibit excellent thermal stability, attributed to the heteroepitaxial structure of nanocrystal-matrix interfaces, and show compelling light-harvesting performance in prototype solar cells7.

A general strategy for the development of charge-separating semiconductor nanocrystal composites deployable for solar energy production is presented. We show that assembly of donor-acceptor nanocrystal domains in a single nanoparticle geometry gives rise to a photocatalytic function, while bulk-heterojunctions of donor-acceptor nanocrystal films can be used for photovoltaic energy conversion.

Şarj-Ayırma Nanokristaller ve Bunların Katılar Yoluyla Güneş Enerjisi Hasat

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials ...

Mühendislik

Seeded Synthesis of CdSe/CdS Rod and Tetrapod Nanocrystals

We demonstrate a method for the synthesis of multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe with rod and tetrapod morphologies. A seeded synthesis strategy is used in which spherical seeds of CdSe are prepared first using a hot-injection technique. By controlling the crystal structure of the seed to be either wurtzite or zinc-blende, the subsequent hot-injection growth of CdS off of the seed results in either a rod-shaped or tetrapod-shaped nanocrystal, respectively. The phase and morphology of the synthesized nanocrystals are confirmed using X-ray diffraction and transmission electron microscopy, demonstrating that the nanocrystals are phase-pure and have a consistent morphology. The extinction coefficient and quantum yield of the synthesized nanocrystals are calculated using UV-Vis absorption spectroscopy and photoluminescence spectroscopy. The rods and tetrapods exhibit extinction coefficients and quantum yields that are higher than that of the bare seeds. This synthesis demonstrates the precise arrangement of materials that can be achieved at the nanoscale by using a seeded synthetic approach.

A protocol for the seeded synthesis of rod-shaped and tetrapod-shaped multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe is presented.

We demonstrate a method for the synthesis of multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe with rod and tetrapod morphologies. A seeded ...

Kimya

Ultrahigh Density Array of Vertically Aligned Small-molecular Organic Nanowires on Arbitrary Substrates

In recent years &pi;-conjugated organic semiconductors have emerged as the active material in a number of diverse applications including large-area, low-cost displays, photovoltaics, printable and flexible electronics and organic spin valves. Organics allow (a) low-cost, low-temperature processing and (b) molecular-level design of electronic, optical and spin transport characteristics. Such features are not readily available for mainstream inorganic semiconductors, which have enabled organics to carve a niche in the silicon-dominated electronics market. The first generation of organic-based devices has focused on thin film geometries, grown by physical vapor deposition or solution processing. However, it has been realized that organic nanostructures can be used to enhance performance of above-mentioned applications and significant effort has been invested in exploring methods for organic nanostructure fabrication.	
A particularly interesting class of organic nanostructures is the one in which vertically oriented organic nanowires, nanorods or nanotubes are organized in a well-regimented, high-density array. Such structures are highly versatile and are ideal morphological architectures for various applications such as chemical sensors, split-dipole nanoantennas, photovoltaic devices with radially heterostructured "core-shell" nanowires, and memory devices with a cross-point geometry. Such architecture is generally realized by a template-directed approach. In the past this method has been used to grow metal and inorganic semiconductor nanowire arrays. More recently &pi;-conjugated polymer nanowires have been grown within nanoporous templates. However, these approaches have had limited success in growing nanowires of technologically important &pi;-conjugated small molecular weight organics, such as tris-8-hydroxyquinoline aluminum (Alq3), rubrene and methanofullerenes, which are commonly used in diverse areas including organic displays, photovoltaics, thin film transistors and spintronics.	
Recently we have been able to address the above-mentioned issue by employing a novel "centrifugation-assisted" approach. This method therefore broadens the spectrum of organic materials that can be patterned in a vertically ordered nanowire array. Due to the technological importance of Alq3, rubrene and methanofullerenes, our method can be used to explore how the nanostructuring of these materials affects the performance of aforementioned organic devices. The purpose of this article is to describe the technical details of the above-mentioned protocol, demonstrate how this process can be extended to grow small-molecular organic nanowires on arbitrary substrates and finally, to discuss the critical steps, limitations, possible modifications, trouble-shooting and future applications.

We report a simple method for fabricating an ultrahigh density array of vertically ordered small-molecular organic nanowires. This method allows for synthesis of complex heterostructured hybrid nanowire geometries, which can be inexpensively grown on arbitrary substrates. These structures have potential applications in organic electronics, optoelectronics, chemical sensing, photovoltaics and spintronics.

Keyfi Yüzeyler üzerinde Dikey dizilmiş Küçük-moleküler Organik Nanoteller bir ultra yüksek Yoğunluk Dizi

In  recent years &pi;-conjugated  organic semiconductors have emerged as the active material in a number of  diverse applications including large-area, ...

Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain such surfaces are described. The first approach is the preparation of single terminated perovskite SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates. Wet etching was used to selectively remove one of the two possible surface terminations, while an annealing step was used to increase the smoothness of the surface. The resulting single terminated surfaces allow for the heteroepitaxial growth of perovskite oxide thin films with high crystalline quality and well-defined interfaces between substrate and film. In the second approach, seed layers for epitaxial film growth on arbitrary substrates were created by Langmuir-Blodgett (LB) deposition of nanosheets. As model system Ca2Nb3O10- nanosheets were used, prepared by delamination of their layered parent compound HCa2Nb3O10. A key advantage of creating seed layers with nanosheets is that relatively expensive and size-limited single crystalline substrates can be replaced by virtually any substrate material.

Various procedures are outlined to prepare atomically defined templates for epitaxial growth of complex oxide thin films. Chemical treatments of single crystalline SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates were performed to obtain atomically smooth, single terminated surfaces. Ca2 Nb3 O10- nanosheets were used to create atomically defined templates on arbitrary substrates.

Karmaşık Oksit İnce Filmlerin Epitaksiyel Büyüme için atomik Tanımlı Şablonlar

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain ...

Preparation of ZnO Nanorod/Graphene/ZnO Nanorod Epitaxial Double Heterostructure for Piezoelectrical Nanogenerator by Using Preheating Hydrothermal

Well-aligned ZnO nanostructures have been intensively studied over the last decade for remarkable physical properties and enormous applications. Here, we describe a one-step fabrication technique to synthesis freestanding ZnO nanorod/graphene/ZnO nanorod double heterostructure. The preparation of the double heterostructure is performed by using thermal chemical vapor deposition (CVD) and preheating hydrothermal technique. In addition, the morphological properties were characterized by using the scanning electron microscopy (SEM). The utility of freestanding double heterostructure is demonstrated by fabricating the piezoelectric nanogenerator. The electrical output is improved up to 200% compared to that of a single heterostructure owing to the coupling effect of the piezoelectricity between the arrays of ZnO nanorods on the top and bottom of graphene. This unique double heterostructure have a tremendous potential for applications of electrical and optoelectrical devices where the high number density and specific surface area of nanorod are needed, such as pressure sensor, immuno-biosensor and dye-sensitized solar cells.

One-step fabrication method for obtaining freestanding epitaxial double heterostructure is presented. This approach could achieve ZnO coverage with a higher number density than that of the epitaxial single heterostructure, leading to a piezoelectric nanogenerator with an increased output electrical performance.

Ön ısıtma Hidrotermal kullanarak Piezoelektrik Nanogenerator için ZnO Nanorod / Grafen / ZnO Nanorod Epitaksiyel çift heteroyapı hazırlanması

Well-aligned ZnO nanostructures have been intensively studied over the last decade for remarkable physical properties and enormous applications. Here, we ...

Well-aligned Vertically Oriented ZnO Nanorod Arrays and their Application in Inverted Small Molecule Solar Cells

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule (SMPV1) and [6,6]-phenyl-C71-butyric acid methyl ester (PC71BM), by utilizing ZnO nanorods (NRs) grown on a high quality Al-doped ZnO (AZO) seed layer. The inverted SMPV1:PC71BM solar cells with ZnO NRs that grew on both a sputtered and sol-gel processed AZO seed layer are fabricated. Compared with the AZO thin film prepared by the sol-gel method, the sputtered AZO thin film exhibits better crystallization and lower surface roughness, according to X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscope (AFM) measurements. The orientation of the ZnO NRs grown on a sputtered AZO seed layer shows better vertical alignment, which is beneficial for the deposition of the subsequent active layer, forming better surface morphologies. Generally, the surface morphology of the active layer mainly dominates the fill factor (FF) of the devices. Consequently, the well-aligned ZnO NRs can be used to improve the carrier collection of the active layer and to increase the FF of the solar cells. Moreover, as an anti-reflection structure, it can also be utilized to enhance the light harvesting of the absorption layer, with the power conversion efficiency (PCE) of solar cells reaching 6.01%, higher than the sol-gel based solar cells with an efficiency of 4.74%.

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted SMPV1:PC71BM solar cells with ZnO nanorods (NRs) grown on a high quality Al-doped ZnO (AZO) seed layer. The well-aligned vertically oriented ZnO NRs exhibit high crystalline properties. The power conversion efficiency of solar cells can reach 6.01%.

İyi hizalanmış dikey odaklı ZnO Nanorod diziler ve kendi uygulama içinde ters küçük molekül güneş hücreleri

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule ...

A Standard and Reliable Method to Fabricate Two-Dimensional Nanoelectronics

Two-dimensional (2D) materials have attracted huge attention due to their unique properties and potential applications. Since wafer scale synthesis of 2D materials is still in nascent stages, scientists cannot fully rely on traditional semiconductor techniques for related research. Delicate processes from locating the materials to electrode definition need to be well controlled. In this article, a universal fabrication protocol required in manufacturing nanoscale electronics, such as 2D quasi-heterojunction bipolar transistors (Q-HBT), and 2D back-gated transistors are demonstrated. This protocol includes the determination of material position, electron beam lithography (EBL), metal electrode definition, et al. A step by step narrative of the fabrication procedures for these devices are also presented. Furthermore, results show that each of the fabricated devices has achieved high performance with high repeatability. This work reveals a comprehensive description of process flow for preparing 2D nano-electronics, enables the research groups to access this information, and pave the way toward future electronics.

The article aims to introduce a standard and reliable fabrication procedure for the development of future low dimensional nanoelectronics.

İki boyutlu nanoelektronik imal etmek standart ve güvenilir bir yöntem

Two-dimensional (2D) materials have attracted huge attention due to their unique properties and potential applications. Since wafer scale synthesis of 2D ...

Fabrication of Schottky Diodes on Zn-polar BeMgZnO/ZnO Heterostructure Grown by Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy

Heterostructure field effect transistors (HFETs) utilizing a two dimensional electron gas (2DEG) channel have a great potential for high speed device applications. Zinc oxide (ZnO), a semiconductor with a wide bandgap (3.4 eV) and high electron saturation velocity has gained a great deal of attention as an attractive material for high speed devices. Efficient gate modulation, however, requires high-quality Schottky contacts on the barrier layer. In this article, we present our Schottky diode fabrication procedure on Zn-polar BeMgZnO/ZnO heterostructure with high density 2DEG which is achieved through strain modulation and incorporation of a few percent Be into the MgZnO-based barrier during growth by molecular beam epitaxy (MBE). To achieve high crystalline quality, nearly lattice-matched high-resistivity GaN templates grown by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) are used as the substrate for the subsequent MBE growth of the oxide layers. To obtain the requisite Zn-polarity, careful surface treatment of GaN templates and control over the VI/II ratio during the growth of low temperature ZnO nucleation layer are utilized. Ti/Au electrodes serve as Ohmic contacts, and Ag electrodes deposited on the O2 plasma pretreated BeMgZnO surface are used for Schottky contacts.

Attainment of high-quality Schottky contacts is imperative for achieving efficient gate modulation in heterostructure field effect transistors (HFETs). We present the fabrication methodology and characteristics of Schottky diodes on Zn-polar BeMgZnO/ZnO heterostructures with high-density two dimensional electron gas (2DEG), grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy on GaN templates.

Moleküler ışın plazma destekli Epitaxy tarafından yetiştirilen Zn-kutup BeMgZnO/ZnO Heterostructure üzerinde Schottky diyotlar imalatı

Heterostructure field effect transistors (HFETs) utilizing a two dimensional electron gas (2DEG) channel have a great potential for high speed device ...

Growth of Gold Dendritic Nanoforests on Titanium Nitride-coated Silicon Substrates

In this study, a high-power impulse magnetron sputtering system is used to coat a flat and firm titanium nitride (TiN) film on silicon (Si) wafers, and a fluoride-assisted galvanic replacement reaction (FAGRR) is employed for the rapid and easy deposition of gold dendritic nanoforests (Au DNFs) on the TiN/Si substrates. Scanning electron microscopy (SEM) images and energy-dispersive X-ray spectroscopy patterns of TiN/Si and Au DNFs/TiN/Si samples validate that the synthesis process is accurately controlled. Under the reaction conditions in this study, the thickness of the Au DNFs increases linearly to 5.10 &#177; 0.20 &#181;m within 15 min of the reaction. Therefore, the employed synthesis procedure is a simple and rapid approach for preparing Au DNFs/TiN/Si composites.

This study presents a feasible procedure for synthesizing gold dendritic nanoforests on titanium nitride/silicon substrates. The thickness of gold dendritic nanoforests increases linearly within 15 min of a synthesis reaction.

Titanyum nitrat kaplı silikon substratlar üzerinde altın dendritik Nanoboya büyümesi

In this study, a high-power impulse magnetron sputtering system is used to coat a flat and firm titanium nitride (TiN) film on silicon (Si) wafers, and a ...

Probe Type II Band Alignment in One-Dimensional Van Der Waals Heterostructures Using First-Principles Calculations

Computational tools based on density-functional theory (DFT) enable the exploration of the qualitatively new, experimentally attainable nanoscale compounds for a targeted application. Theoretical simulations provide a profound understanding of the intrinsic electronic properties of functional materials. The goal of this protocol is to search for photocatalyst candidates by computational dissection. Photocatalytic applications require suitable band gaps, appropriate band edge positions relative to the redox potentials. Hybrid functionals can provide accurate values of these properties but are computationally expensive, whereas the results at the Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) functional level could be effective for suggesting strategies for band structure engineering via electric field and tensile strain aiming to enhance the photocatalytic performance. To illustrate this, in the present manuscript, the DFT based simulation tool VASP is used to investigate the band alignment of nanocomposites in combinations of nanotubes and nanoribbons in the ground state. To address the lifetime of photogenerated holes and electrons in the excited state, nonadiabatic dynamics calculations are needed.

Calculations performed by the Vienna Ab initio Simulation Package can be used to identify the intrinsic electronic properties of nanoscale materials and predict the potential water-splitting photocatalysts.