ساختار و خواص اپتیکی فیلم های نازک نانوذرات مگهمایت Fe2O3- γ تهیه شده به روش همرسوبی شیمیایی

نویسندگان

1 گروه فیزیک- دانشگاه بوعلی سینا-همدان

2 گروه فیزیک- دانشگاه صنعتی شریف-تهران

3 گروه فیزیک- دانشگاه تربیت مدرس-تهران

چکیده

در این تحقیق ابتدا با استفاده از روش هم رسوبی شیمیایی، نانوذرات مغناطیسی مگهمایت سنتز و سپس با بهره گیری از روش اسپری پایرولیز، نمونه های لایه نشانی شده روی شیشه سفید در دماهای400، 450،500،550 و 600 درجه سلسیوس بازپخت شدند. خواص اپتیکی، ساختاری و مورفولوژی سطح آنها به ترتیب توسط طیف سنجی ماورای بنفش – مرئی (UV-vis) ، طیف مادون قرمز  (IR)، آنالیزهای پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج بیانگر این هستند که با افزایش دمای بازپخت، اندازه­ی نانوذرات رشد یافته، گاف انرژی و درصد جذب در لایه­های نازک بازپخت شده کاهش می­یابد. همچنین ساختار بلوری مواد، از حالت کلوخه­ای به شکل کروی نزدیکتر شده است.

کلیدواژه‌ها


1. A. I. Gusev and A. A. Rampel, Nanocrystalline Materials, second edition Moscow, Nauka Fizmatlit, 222(2001)2000.

2. P. Knauth and J. Schoonman, Nanostructured Materials Selected Synthesis Methods, Properties and Applications, Electronic materials, Science and Technology, 8(2004)1-188.

3. M. S. Islam, J. Kurawaki, Y. Kusumoto, M. Abdulla-Al-Mamuna and M. Z. Bin-Mukhlish, Hydrothermal novel synthesis of neck-structured hyperthermia-suitable magnetic (Fe3O4, γ -Fe2O3 and α -Fe2O3) nanoparticles, Journal of Science Research, 4(2012)99–107.

4. D. D. Hass, Y. Marciano and H. N. G. Wadlly, Physical vapor deposition on cylindrical substrates, Surface & Coating Technology, 185(2004)283-386.

5. H. Savaloni, A. Taherizadeh and A. Zendehnam, Residual stress and structural characteristics in Ti and Cu sputtered films on glass substrates at different substrate temperatures and film thickness, Physica B Condensed Matter, 349(2004)44–55.

6. C. Kan, C. Wang, J. Zhu and H. Li, Formation of gold and silver nanostructures within polyvinylpyrollidone (PVP) gel, Journal of Solid State Chemistry, 183(2010) 858-865.

7. V. Torres, M. Popa and D. Crespo, Silver nanoprism coatings on optical glass substrates, Microelectronic Engineering, 84(2007)1665-1668.

8. M. Zheng, M. Gu, Y. Jin and G. Jin, Optical properties of silver-dispersed PVP thin film, Materials Research Bulletin, 36(2001)853-859.

9. A. Rizzo, M. A. Tagliente, M. Alvisi and S. Scaglione, Structural and optical properties of silver thin films deposited by RF magnetron sputtering, Thin Solid Films, 396(2001)29-35.

10. C. Charton and M. Fahland, Optical properties of thin Ag films deposited by magnetron sputtering, Surface and Coatings Technology, 174-175(2003)181-186.

11. S. Xing, C. Zhao, S. JING, Y. Wu, and Z. Wang Morphology and Gas-sensing behavior in situ polymerized nanostructured polyaniline films, Journal of Polymer, 42(2006)2730-2735. 

12. M. Liao and D. Chen, Preparation and characterization of a novelmagnetic nano-adsorbent, Journal of Materials Chemistry, 12(2002)3654–3659.

13. Z. Jing and S. Wu, Synthesis, characterization and gas sensing properties of undoped and Co-doped γ -Fe2O3 based gas sensors, Materials Letters, 60(2006)952–956.

14. Y. Liu, W. Zhu, O. K. Tan and Y. Shen, Structural and gas sensing properties of ultrafine  prepared by plasma enhanced chemical vapor deposition, Materials Science and Engineering: B, 47(1997)171–176.

15. I. S. Lim, G. E. Jang, C. K. Kim and D. H. Yoon, Fabrication and gas sensing characteristics of pure and Pt-doped- Fe2O3 thin film, Sensors and Actuators B Chemical, 77(2001)215–220.

16. J. Wang, M. Tong, X. Wang, Y. Ma, D. Liu, J. Wu, D. Gao and G. Du, Preparation of  and LPG gas sensor, Sensors and Actuators B: Chemical, 84(2002)95–97.

17. F. Walz, The Verwey transition - a topical review, Journal of Physics: Condensed Matter, 14(2002) R285-R340.

18. F. Koch and J. B. Cohen, The defect structure of , Acta Crystallographica Section B, 25(1969)275-287.

19. B. D. Cullity and S. R. Stock, elements of X-ray diffraction, Stanford University libraries, 1(2001)1-664.

20. S. Layek1, A. Pandey, A. Pandey and H. C. Verma1, Synthesis of γ -Fe2O3 nanoparticles with crystallographic and magnetic texture, International Journal of Engineering Science and Technology, 2(2010)33–39.

21. D. A. Skoog and D. M. West, Principles of Instrumental Analysis, Holt-Saunders, Tokyo, 1987.

22. H. Cui, Y. Liu and W. Ren, Structure switch between (α-Fe2O3),γ -Fe2O3 and Fe3O4 during the large scale and low temperature sol–gel synthesis of nearly monodispersed iron oxide nanoparticles, Powder Technology, 24(2013)93–97.

23. I. K. Robinson and D. J. Tweet, Surface X-ray diffraction, Reports on Progress in Physics, 55(1992)599.

24. S. V. Ganachari, K. J. Venugopal, R. Bhat, R. Deshpande, B. Salimath, N. V. SrinivasaRao and A. Venkataraman, Large scale synthesis and characterization of γ -Fe2O3, International Journal of Science, 1(2011)77-79.

 25. T. Dania, S. jayalekshmi, M. C. Santhosh Kumar, T. ParasadaRao and A. Chandra Bose, Effect of aluminum doping and annealing on structural and optical properties of cerium oxide nanocrystals, Journal Physics and chemistry of Solids 70(2009)1443-1447.

26. S. Varghese, M. Lype, E. J. Mathew and C. S. Meno, Determination of the energy band gap ofthinfilms of cadmumsulphide, copper phthalocyanine and hybrid cadmium sulphide/copper phthalocyanine from its optical studies, Materials Letters, 56(2002)1078-1083.

27. A. F. Khan, M. mehmood, A. M. Rana, and T. Muhammad, Effect of annealing on Structural, Optical and electrical properties of nanostructured Ge thin films, Applied Surface Science, 256(2010)2031-2037.

28. J. W. Jeon, D. W. Jeon, T. Sahoo, M. Kim, G. H. Baek, G. L. Hoffman, N. S. Kim and I. H. Lee, Effect of annealing temperature on optical band-gap of amorphous indium zine oxide film, Journal of Alloys and compounds, 5090(2011)10062-10065.

29. کاوش مریم، معلمیان حجت اله، سنتز و شناسایی نانوذرات اکسید روی به روش تجزیه آبی - حرارتی، گروه شیمی،بهبهان، مجله علوم پایه دانشگاه آزاد اسلامی (1390).

30. ساسانی قمصری مرتضی، ناصح نیا فرید، علوی املشی جماالدین، سازمان انرژی اتمی ایران، مرکز تحقیقات لیزر، بخش لیزر حالت جامد،  مجله پژوهش فیزیک ایران (1383).

31. T. P. Kumar, S. Saravanakuma and K. Sankaranayanan, Effect of annealing on the surface and band gap alignment of CdZnS thin films, Applied Surface Science, 257(2011)1923-1927.

32. M. D. Bedre, D. Raghunandan, S. A. Basavaraja, D. S. Balaji, A. Lagashetty and Venkataraman, Preparation and characterization of polyanyline Co3O4, Journal of Metal & Material Science, 4(2010)357-362.

33. V. Chhabra, P. Ayyub, S. Chattopadhyayand A. N. Maitra, Preparation of acicular (γ -Fe2O3) particles from a micro emulsion mediated reaction, Materials Letter, 26(1996)21–26.

34. D. Esmaeel, Synthesis maghemite
(γ -Fe2O3) nanoparticles by wet chemical method at room temperature, Materials Letter, 64(2010)1471–1472.

35. S. Asuha, S. Zhao, H. Y. Wu, L. Song and O. Tegus, One step synthesis of maghemite nanoparticles by direct thermal decomposition of Fe–urea complex and their properties,Journal of Alloys and Compounds, 472(2009)L23–L25.

36. S. V. Verdaguer, M. P. Morales and C. J. Serna, Continuous production of γ -Fe2O3 ultrafine powders by laser pyrolysis, Material Letter, 35(1998)227–231.

37. M. Jarlbring, L. Gunneriusson, B. Hussmann and W. Forsling, Surface complex characteristics of synthetic maghemite and hematite in aqueous suspensions, Journal of Colloid and Interface Science, 285(2005)212–217.

38. C. Albornoza, E. E. Sileoband, S. E. Jacoboa, Magnetic polymers of maghemite (γ -Fe2O3) and polyvinyl alcohol, Physica B Condensed Matter, 354(2004)149–153.

39. Y. F. Shen, J. Tang, Z. H. Nie, Y. D. Wang, Y. REN and L. ZUO, Preparation and application of magnetic Fe3O4nanoparticles for wastewater purification, Separation and Purification Technology, 68(2009)312-319.

40. E. Darezereshki, Synthesis of maghemite
(
γ -Fe2O3) nanoparticles by wet chemical method at room temperature, Journal of Materials Letters, 64(2010)1471.

41. E. Darezereshki, One-step synthesis of hematite (α -Fe2O3) nano-particles by direct thermal-decomposition of maghemite, Journal of Materials Letters, 65(2010)642.