1- 4-  نانوساختارهای اکسیدروی.. 5

 

 

1- 5-  معرفی فصل‌های آینده 7

 

 

 

 

 

فصل دوم: طبقه بندی و روش‌های سنتر نانو مواد

 

 

 

 

 

2-1-  مقدمه. 9

 

 

2-2-  طبقه‌بندی 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- روش‌های سنتر عناصر پایه. 12

 

 

2-3-1- روش بالا به پایین.. 13

 

 

2-3-1-1- تغییر شکل‌دهی پلاستیکی شدید  (SPD) 13

 

 

 

 

 

عنوان                                                                                                   صفحه

 

 

 

 

 

2-3-1-2- آسیاب‌های 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- روش‌های فیزیكی تبخیری.. 19

 

 

2-3-2-1-1-  روش تبخیر گرمایی.. 20

 

 

2-3-2-1- 2- روش تبخیر توسط باریکه‌ی 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-  روش‌های شیمیایی تبخیری.. 35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان                                                                                                   صفحه

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل سوم: خواص و ویژگی­های نیمه‌رساناها

 

 

 

 

 

3-1 –  مقدمه. 38

 

 

3-2 –  خواص اساسی نیمه‌رساناها 39

 

 

3-2-1- ساختار نواری.. 39

 

 

3-2-2- گاف نواری مستقیم و غیرمستقیم در نیمه‌رساناها 40

 

 

3-2-3- انتقال حامل در نیمه‌رسانا 41

 

 

3-3 –  اکسید روی.. 44

 

 

3-3-1- ساختار بلوری اکسید روی.. 46

 

 

3-3-2- خواص مهم اکسید روی.. 50

 

 

3-4-  روش‌های ساخت نانوساختارهای اکسید روی.. 51

 

 

3-4-1- ساخت نانوسیم‌‌های 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 شکل‌گیری نانوسیم‌ها در روش هیدروترمال.. 60

 

 

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

 

 

ب –  سایر روش‌های سنتز فاز محلول.. 61

 

 

3-4-2- ساخت نانوحفره‌‌‌های اکسید‌روی.. 62

 

 

عنوان                                                                                                   صفحه

 

 

 

 

 

 

 

 

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- زیست‌حسگرها 71

 

 

4-3 – خاصیت فوتو‌كاتالیستی.. 71

 

 

4-4 –  سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای.. 72

 

 

4-4-1- اجزای تشکیل دهنده‌ی 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 رنگدانه‌ای.. 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

 

 

 

 

 

عنوان                                                                                                   صفحه

 

 

 

 

 

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 دانه‌ای.. 82

 

 

5-3-1-2- 2- رشد آرایه‌های نانو‌سیمی به روش هیدروترمال.. 82

 

 

5-3-1-3- بررسی اثر ولتاژ بر روی شکل‌گیری نانوساختارها 85

 

 

5-3-2- رشد نانوحفره‌ها 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 رنگدانه‌ای.. 39

 

 

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

 

 

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

 

 

5-6-4- بستن سلول خورشیدی رنگدانه‌ای.. 94

 

 

5-6-5- مشخصه‌یابی سلول‌ خورشیدی رنگدانه‌ای.. 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 نانومیله‌های اکسیدروی متناسب با ضخامت لایه بذرگذاری شده. 56

 

 

جدول (3-3) میانگین قطر نانوسیم‌ها در زمان‌های 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) طرحواره‌ای از روش لایه‌نشانی تبخیری ………………………………………………………………………..21

 

 

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

 

 

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

 

 

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

 

 

شکل (2-8) طرحواره‌ای از از لایه‌نشانی به روش کند­و­پاش ………………………………………………………………26

 

 

شکل (2-9) طرحواره‌ای از دستگاه لایه‌نشانی کندوپاش       RF………………………………………………… 28

 

 

شکل (2-10)  طرحواره‌ای از روش لایه‌نشانی 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) طرحواره‌ای 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 سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای…………………………………………….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) طرحواره‌ی راکتور طراحی شده جهت روش هیدروترمال………………………………………………83

 

 

شکل (5-4) سامانه استفاده شده برای رشد آرایه‌های 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) نانوپروس‌های 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) نانومیله‌ها و نانوکلوخه‌های شکل گرفته بر روی زیرلایه‌های 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

 

 

مرحله‌ی 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