رشد منظم و عمودی نانو میله‌های دی‌اکسید تیتانیوم بر روی میکرو آرایه‌های سیلیکانی لایه‌نشانی‌شده با اکسید قلع آلاییده‌شده با فلوئور به روش نبولایزر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران

2 عضو هیات علمی دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران

چکیده

دراین مقاله، لایه‌های اکسید قلع آلاییده‌شده با فلوئور به‌عنوان الکترود و بذر رشد نانومیله‌های دی‌اکسید تیتانیوم به روش لایه‌نشانی افشانه داغ مبتنی بر تکنیک نبولایزر بر روی میکرو آرایه‌های سیلیکان ایجاد شده‌است. لایه‌نشانی این لایه روی لایه اکسید قلع آلاییده‌شده با فلوئور از اهمیت بالایی برای ساخت نانوژنراتورهای مبتنی بر باریم تیتانات است که در این مقاله از دو روش نبولایزرو و هیدروترمال استفاده شده‌است. تأثیر دمای لایه‌نشانی و همچنین حجم نبولایزر در مقاومت سطحی لایه‌ها توسط دستگاه چهار پروب مورد بررسی قرار گرفته‌است و همچنین نمونه‌ها تحت یک شرایط هیدروترمال یکسان به‌منظور رشد نانومیله ها قرار گرفتند و شکل ظاهری نانوساختارها رشد کرده بر روی لایه‌های ساخته‌شده توسط تصاویر میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفته‌است. چسبندگی لایه‌ها در این حوزه نیز اهمیت بالایی دارد و به‌عنوان یکی از پارامترهای مهم در فرآیند هیدروترمال مورد بررسی قرار گرفته‌است. نتایج نشان می‌دهد که با این روش، نانومیله ها روی دیواره‌های ساختار میکرو ماشینکاری رشد پیدا کرده‌است که می‌تواند باعث افزایش کیفیت ادوات  مبتنی براین ساختارها باشد. در این مقاله با استفاده از روش نبولایزر به مقامت های سطحی پایین تا Ω/cm2  11 دست پیدا شد. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Vertical growth of titanium dioxide nanorods on nebulizer fluorine doped tin oxide deposited on silicon microarrays

نویسندگان [English]

  • Javad Ghasemi Kordlar 1
  • Javad Koohsorkhi 2
1 Faculty of New Sciences and Technologies, University of Tehran
2 Faculty of New Sciences and Technologies, University of Tehran
چکیده [English]

In this paper, fluorine doped tin oxide layers are created as electrodes and seeds for the growth of titanium dioxide nanorods by spray pyrolysis coating based on silicon microarrays. The coating of this layer on the fluorine-contaminated tin oxide layer is of great importance for the fabrication of nanogenerators based on barium titanate. In this paper, two methods nebulizer and hydrothermal have been used. The effect of coating temperature as well as nebulizer volume on the surface resistance of the layers has been investigated by four-point probe device. Also, the samples were subjected to identical hydrothermal conditions for the growth of nanorods and the morphology of nanostructures grown on fabricated layers by scanning electron microscope has been investigated.  The adhesion of the layers is also very important in this area and has been studied as one of the important parameters in the hydrothermal process. The results show that with this method, nanorods have grown on the side walls of the micro-machining structure, which can increase the quality of devices based on these structures. In this paper, low surface authorities up to 11 Ω / cm2 were achieved using the nebulizer method.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Titanium dioxide nanorods
  • nebulizer
  • Spray pyrolysis
  • Hydrothermal
  • Sheet resistance
[1] B. Fu, Z. Wu, S. Cao, K. Guo, L. Piao, Effect of aspect ratios of rutile TiO2 nanorods on overall photocatalytic water splitting performance, Nanoscale, 12(8) (2020) 4895-4902.
[2] J. Ma, B. Wang, Z. Gong, X. Yang, Y. Wang, Morphology-controllable synthesis and application of TiO2 nanotube arrays with “photocatalysis and self-cleaning” synergism, New Journal of Chemistry, 44(15) (2020) 5774-5783.
[3] J. Musial, R. Krakowiak, D.T. Mlynarczyk, T. Goslinski, B.J. Stanisz, Titanium Dioxide Nanoparticles in Food and Personal Care Products-What Do We Know about Their Safety?, Nanomaterials (Basel), 10(6) (2020).
[4] B. Comert Sertel, H.I. Efkere, S. Ozcelik, Gas Sensing Properties of Cr Doped TiO2 Films Against Propane, IEEE Sensors Journal, 20(22) (2020) 13436-13443.
[5] N. Sofyan, A. Ridhova, A.H. Yuwono, A. Udhiarto, J.W. Fergus, Synthesis of TiO2 nanoparticles at low hydrothermal temperature and its performance for DSSC sensitized using natural dye extracted from Melastoma malabathricum L. seeds, International Journal of Energy Research, 43(11) (2019) 5959-5968.
[6] Z. Zhou, H. Tang, H.A. Sodano, Vertically aligned arrays of BaTiO(3) nanowires, ACS Appl Mater Interfaces, 5(22) (2013) 11894-11899.
[7] P. Anandgaonker, G. Kulkarni, S. Gaikwad, A. Rajbhoj, Synthesis of TiO2 nanoparticles by electrochemical method and their antibacterial application, Arabian Journal of Chemistry, 12(8) (2019) 1815-1822.
[8] M. Iraj, F.D. Nayeri, E. Asl-Soleimani, K. Narimani, Controlled growth of vertically aligned TiO2 nanorod arrays using the improved hydrothermal method and their application to dye-sensitized solar cells, Journal of Alloys and Compounds, 659 (2016) 44-50.
 [9] A.S. Attar, M.S. Ghamsari, F. Hajiesmaeilbaigi, S. Mirdamadi, K. Katagiri, K. Koumoto, Sol–gel template synthesis and characterization of aligned anatase-TiO2 nanorod arrays with different diameter, Materials Chemistry and Physics, 113(2-3) (2009) 856-860.
[10] A. Kumar, A.R. Madria, C. Zhou, Growth of Aligned Single-Crystalline Rutile TiO2 Nanowires on Arbitrary Substrates and Their Application in Dye-Sensitized Solar Cells, Journal of Physical Chemistry C, 114 (2010) 7787-7792.
 [11] B. Liu, S. Aydli, Growth of Oriented Single-Crystalline Rutile TiO2 Nanorods on Transparent Conducting Substrates for Dye-Sensitized Solar Cells, Journal of the American Chemichal Society, 131 (2009) 3985-3990.
 [12] Z. Ramdhan, A. Doyan, Kosim,  Preliminary Study Flourine Tin Oxide (FTO) Using Sol-Gel Spin Coating Techniques, IOSR Journal of Applied Physics, 2 (2018) 27-30
 [13] V. Geraldo, L. Vicente, E. Augusto, Sb Doping Effects and Oxygen Adsorption in SnO2
Thin Films Deposited via Sol-Gel, Materials Research, 4 (203) 451-456.
 [14] S.S Pan, C. Ye, X.M. Teng, H.T. Fan, G.H. Li, Preparation and characterization of nitrogen-incorporated SnO2 films, Applied Physics A, 85 (2006) 21-24.
[15] S.J Ikhmayies, R.N Ahmad-Bitar, Effect of the substrate temperature on the electrical and structural properties ofspray depositedSnO2:F thinfilms, Materials Science in Semiconductor Processing, 12 (2009) 122-125.
 [16] D. Fikri, A.H Yuwono, N. Sofyan, T. Arini, L.H Lalasari, The effect of substrate heating temperature upon spray pyrolysis process on the morphological and functional properties of fluorine tin oxide conducting glass, AIP Conference Proceedings 1826, 020003 (2017).
 [17] Supriyono, H. Surahman, Y.K. Krisnandi, J. Gunlazuardi, Preparation and characterization of transparent conductive SnO2-F thin film deposited by spray pyrolysis: relationship between loading level and some physical properties, Procedia Environmental Sciences, 28 (2015) 242-251.
 [18] M.b Soliman, M.B. Saleh, S.A. Khaleel, M. Adel, Preparation and characterization of florine tin oxide using new approach of spray technique and electro spinning technique, Proceedings of The IIER International  Conference, Jeddah, Saudi Arabia, 25th-26th October 2016, ISBN: 978-93-86083-34-0.