The source-page: http://research.ncku.edu.tw/re/articles/e/20110121/3.html
Jun-Han Huang ve Chuan-Pu Liu
Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü, NCKU (Ulusal Cheng Kung Üniversitesi)
ZnO, en çok çalışılan geniş doğrudan bant aralığı yarı iletkenlerinden biridir ve varistor, yüzey akustik dalga cihazı ve şeffaf iletken oksit elektrot gibi pigmentler, biyo-filtreler, taşıma ve optoelektronik cihazlar dahil olmak üzere çeşitli alanlarda uygulanmıştır. Son zamanlarda, nanoyapı sentezinin kolaylığı nedeniyle, ZnO, en zengin ailelerden biri olarak çeşitli düşük boyutlu nanoyapılarda da iyi bir şekilde hazırlanmıştır. Bu nano yapılar, sensör, güneş pili, mekanik bileşen, alan etkili yayıcı ve nanojeneratördeki ZnO uygulamalarının ufkunu daha da genişletebilir. Bununla birlikte, gerçek cihazların gerçekleştirilmesi, nanoyapıları içeren geniş alan büyümesi için hala uygulanabilir bir yöntemi beklemektedir.
Bu raporda, eğik açılı magnetron püskürtme kullanarak eğik nanotel dizisini büyütmek için yeni bir büyüme mekanizması geliştirilmiştir. Tipik eğik açı birikimi (OAD), olay akısı için büyük eğim açısı ile düşük enerjili koşullarda eğimli nano yapıları büyütmek için kullanılmıştır. Sınırlı yüzey difüzyonu nedeniyle, atomlar sadece yayılan alan üzerinde birikmiş, bu da öngörülen yönlerde eğimli nanoyapı büyümesine yol açmıştır.
Ortak OAD sisteminin aksine, daha yüksek sıcaklıklarda ve hidrojen/argon karışımı ortamında yetiştirilen ZnO nanoyapılarının aksine, stresi serbest bırakmak ve kristal sürekliliğini korumak için nanoyapıların kademeli olarak zıt olarak bükülmesini sağlayan nanoyapıların açık taraflarına çıkıklar yerleştirildi. Şekil 1 (a) ‘da gösterildiği gibi olay kaynağına yönlendirin. Ayrıca, yapısal eğilme derecesi doğrudan kusur yoğunluğu ve konumu ile ilişkilidir, büyüme parametreleri ile kontrol edilebilir. En önemlisi, tüm kolonda tane veya ikiz sınırlar gibi belirgin sınırlar bulunamamıştır, bu da bükme yapısının hala tek kristal halinde olmasını sağlamaktadır.
Şekil 1. (a) ZnO eğimli kolonların, sonraki hidrotermal işlemle eğik açılı püskürtme (320℃) ve (b) nanotelleriyle SEM görüntüleri. (c) eğik ZnO nanotel dizisinin yansıma spektrumu
Yukarıda bahsedilen nanoyapıların bükülme mekanizmasına dayanarak, Şekil 1 (b) ‘de gösterildiği gibi, eğik ZnO nanotel dizileri, daha sonra hidrotermal işlemle bu bükülmüş ZnO kolonları üzerinde başarıyla büyütülmüştür. Nanotel yönü, Şekil 2’de gösterildiği gibi komşu nanoteller ve bükülmüş kolonların yüzey eğriliği ile sınırlandırılmıştır. ZnO nanotelleri, Şekil 1(c) ‘de gösterildiği gibi yansıma spektrumlarından mükemmel yansıma önleme özelliği sergiler. Püskürtme ve hidrotermal işlemlerin doğasında bulunan bu büyüme mekanizması, bu tür cihazların geniş alanda üretilmesinde büyük avantajlara sahiptir.
Şekil 2. Kıvrık sütun yüzeyinde nanotel yön sınırlamasının çizimi
Bu yeni mekanizma, öncekinden daha karmaşık üç boyutlu nano yapılar için daha fazla tasarım sağlar, ayrıca tek kristal nano yapılar, hiyerarşik yapılarda daha hızlı sinyal taşıma hızı için şablon sağlar. Geliştirilmiş performans ile nanojeneratörler ve nano-piezodiyotlar gibi yeni cihazları denemeye devam ediyoruz.
