Nanomateriale semiconductoare

ZnSe

László Gyula-János

ȘIMON III.

Cuprins:

Abstract

Introducere

1. Scurtă decriere

2. Scurtă Istorie

Selenidul de Zinc (ZnSe)

3. Sinteze

a.) Fabricarea nanoparticulelor de ZnSe în fază hexagonală folosind pulsări laser fs

b.) Sinteza nanoparticulelor de ZnSe acoperite cu amidon

4. Concluzii ale sintezelor

5. Concluzii Generale

6. Aplicații ale semiconductorilor și a ZnSe

7. Bibliografie

Abstract:

Această lucrare are ca scop prezentarea a două metode diferite de obținere a nanoparticulelor ZnSe și de punere a acestora în balanță prin concluzii, avantaje, dezavantaje.

Introducere:

1. Scurtă descriere:

Selenidul de zinc (ZnSe) este un compus solid de culoare galben-deschis. Este un semiconductor intrinsec cu banda interzisă de aproximativ 2,70 eV la 25 ° C. ZnSe apare rar în natură, este prezent în stilleitul mineral, care a fost numit după Hans Stille.

Un semiconductor este un material care are o conductivitate electrică la un grad între cel al unui metal (cum ar fi cupru) și cea a unui izolator (cum ar fi sticla). Semiconductorii sunt fundamentul electronicii moderne, incluzând tranzistori, celule solare, diode emițătoare de lumină (LED-uri), puncte cuantice și circuite digitale și analogice integrate.

Un semiconductor poate avea un număr de proprietăți unice, dintre care unul este capacitatea de a schimba conductivitate prin adăugarea de impurități ("dopaj") sau prin interacțiunea cu un alt fenomen, cum ar fi un câmp electric sau lumină; această capacitate face un semiconductor foarte util pentru construirea unui dispozitiv care poate amplifica, schimba, sau de a converti un aport de energie. Înțelegerea modernă a proprietăților unui semiconductor se

bazează pe fizica cuantica pentru a explica mișcarea electronilor în interiorul unei rețele de atomi.

2. Scurta istorie:

Istoria înțelegerii a semiconductorilor începe cu experimente asupra proprietăților electrice ale materialelor. Proprietățile de temperatură negativă, coeficientul de rezistență, rectificare, și sensibilitatea la lumină au fost observate începând de la începutul secolului al 19-lea.

În 1833, Michael Faraday a raportat că rezistența specimenelor de sulfură de argint scade atunci când sunt încălzite. Acest lucru este în contradicție cu comportamentul substanțelor metalice, cum ar fi cupru.

În 1839, AE Becquerel a raportat observarea unei tensiuni între un solid și un electrolit lichid, atunci când este ”lovit” de lumină, efectul fotovoltaic. În 1873 Willoughby Smith a observat că rezistoarele de seleniu prezintă scăderea rezistenței atunci când lumina cade pe ele. În 1874 Karl Ferdinand Braun a observat conducție și rectificare în sulfuri metalice, și Arthur Schuster a constatat că un strat de oxid de cupru pe fire are proprietăți de rectificare care încetează atunci când firele sunt curățate. Adams și Day au observat efectul fotovoltaic în seleniu, în 1876.

O explicație unificată a acestor fenomene a necesitat o teorie a fizicii solid care s-a dezvoltat foarte mult în prima jumătate a secolului 20. În 1878 Edwin Herbert Hall a demonstrat deformarea purtătorilor de sarcină lichizi cu un câmp magnetic aplicat, efectul Hall.

Michael Faraday

Johan Koenigsberger a clasificat materialele solide ca metale, izolatori și ”conductori variabili", în 1914. Felix Bloch a publicat o teorie a mișcării electronilor prin Grile atomice în 1928. În 1930, B. Gudden a declarat că conductivitatea în semiconductori a fost din cauza concentrațiilor minore a impurităților.

Un acord între prezicerile teoretice (bazate pe dezvoltarea mecanicii cuantice) și rezultatele experimentale a fost uneori slab. Acest lucru a fost explicat mai târziu de John Bardeen ca urmare a comportamentului "structurii sensibile" extreme a semiconductorilor, ale căror proprietăți se schimbă în mod dramatic bazat pe cantități mici de impurități.

Materiale comercial pure a anilor 1920 conținând proporții diferite de urme de contaminanți au produs diferite rezultate experimentale. Acest lucru a stimulat dezvoltarea dezvoltarea unor tehnici îmbunătățite de rafinare a materialelor care a culminat în rafinării semiconductoare moderne producătoare de materiale cu puritate de părți-pe-trilioane.

Dispozitive utilizând semiconductori au fost prima dată construite pe baza cunoștințelor empirice, înainte ca teoria semiconductorilor să ofere un ghid pentru construcția a dispozitivelor mai capabile și de încredere.

Alexander Graham Bell a folosit proprietatea sensibilă la lumină a seleniului la fotofon transmițând sunetul pe o rază de lumină în 1880.

O celulă solară de lucru, de eficiență scăzută, a fost construită de Charles Fritts în 1883, folosind o placă de metal acoperită cu seleniu și un strat subțire de aur, aparatul a devenit util comercial, în fotografie, în 1930.

Edwin Herbert Hall

Alexander Graham Bell

Selenidul de Zinc (ZnSe)

Conform celor precizate în introducere, Selenidul de Zinc (ZnSe) este un material semiconductor intrinsec. Semiconductorii intrinseci sunt semiconductori puri în care concentrația de electroni este egală cu cea de goluri. Specific pentru semiconductorii intrinseci este că la temperatura camerei numărul de purtători pe unitate de volum este foarte mic în comparație cu cel din metale.

Selenidul de zinc (ZnSe) a fost studiat extensiv din anii 1970 pentru implementarea în semiconductori II-VI, datorită proprietăților sale promițătoare opto-electrice și electrice a decalajului de banda larga directă de 2,7 eV la 300 K.

Pe parcursul ultimului deceniu, dezvoltarea nanotehnologiilor a avut un impact enorm asupra industriei și cercetării științifice de bază. Nanostructurile de ZnSe, în special, au atras atenția considerabilă recent.

ZnSe cristalin prezintă două faze structurale, cubic și hexagonal. În medii ambiante, faza cubică este cel mai adesea studiată deoarece structura hexagonală este instabilă termodinamic.

Semiconductorul ZnSe rămâne unul dintre cele mai de perspectivă materiale pentru fabricare a dispozitivelor optice care operează în regiune spectrală vizibilă. Fabricarea ZnSe cu joncțiune p -n este o problemă tehnologică dificilă. Degradarea dispozitivelor care emit lumină bazate pe această joncțiune p-n este un factor major de limitare a utilizării acestuia.

Intervalul de transmisie a ZnSe este între (0.5 - 22 μm). Acesta expune o luminoscență albastru-ultraviolet (UV) reglabilă. Această gamă UV este practic imposibil de obținut pentru sistemele pe bază de cadmiu, cum ar fi CdSe, pentru care toxicitatea cadmiului reprezintă un dezavantaj suplimentar. Din aceste motive, sinteza de nanocristale de ZnSe de înaltă calitate, este încă un subiect atractiv

3. Metode de obținere a ZnSe

Am ales să vă prezint două metode de sintetizare a nanoparticulelor de ZnSe

3.a) Fabricarea nanoparticulelor de ZnSe în fază hexagonală folosind pulsări laser femtosecond

Recent, prelucrarea materialelor prin pulsări cu laser femtosecond (FS) a atras o mare atenție, pentru că energia de pulsări fs poate fi precisă și rapid transferată la materiale fără efecte termice. În particular, microstructurile periodice pot fi produse în orice material direct prin impulsuri fs, fără a fi nevoie de măști sau gravare chimică pentru a ne scuti de preocupările legate de mediu.

De exemplu, nanounde, nanoparticule, nanoconuri, și nanovârfuri au fost induse în diferite materiale, folosind un singur fascicul de impulsuri laser fs în aer. Aceste fiind spuse, putem considera potențialul mare de aplicare a impulsurilor laser FS în știință și industrie.

După iradierea cu pulsări laser fs la o lungime de undă de 800 nm și o durată a pulsărilor de 80 fs, multe nanoparticule ZnSe in fază hexagonală au fost formate pe suprafața unei plachete cubice ZnSe monocristal nedopat. Tranziția de fază interesantă de la structura cubică a plachetei monocristal ZnSe la structura hexagonală de nanoparticule ZnSe poate fi cauzată de presiunea de ablațiune ultra-înaltă la zona locală datorită injectării bruște de înaltă-energie care să conducă la tranziția solid-solid.

Configurara experimentală și procedura:

In acest studiu, sursa laser joacă un rol important, cauzând materialelor diverse modificări. Pentru a ajunge la regiunea neliniară, este necesară o sursă de lumină cu pulsări de înaltă energie. Pulsările de la 800 nm au fost produse folosind un laser cu safir (Coherent- Micra10), pompat de DPSSL (Coherent-Verdi). După ce au fost întinse la ~ 200 ps, aceste pulsări au fost în mod sincron injectate într-un amplificator regenerativ de safir (Coherent-Legend) pompat de un laser YLF de 5-KHz și pulsările amplificate (energie puls ~ 0,4 mJ) au fost recomprimate la τp ~ 80 fs la suprafața eșantion.

Figura de mai jos prezintă configurarea experimentală utilizată pentru fabricarea nananoparticulelor de ZnSe.

O lentilă cilindrică plano-convexă din siliciu topit cu distanța focală de 100 mm a fost utilizată pentru a concentra pulsările de laser fs într-un punct de mărime (2270 μm × 54 μm). Plachetele monocristal ZnSe cubice (100) au fost montate pe o placă de translație motorizată X-Y-Z în aer, unde au fost scanate folosind punctul de laser focalizat la viteza de scanare de 100 μm/s. Energia pulsului a fost variată cu ajutorul filtrului cu densitate neutră metalică (metallic neutral density filters) cu OD0.1-OD2, unde OD (densitatea optică) este egală cu -log(T) sau T = 10-OD, T fiind transmisia (0≤T≤1).

După iradierea cu laser fs, o pulbere de culoare alb-gălbuie, adică nanoparticule de ZnSe au fost observate pe suprafața unei plachete monocristal de ZnSe. În funcție de obiectivele experimentale, aceste nanoparticule de ZnSe pot fi dizolvate în etanol cu unde ultrasonice sau ridicate cu banda scotch.

După îndepărtarea nanoparticulelor de ZnSe de pe suprafața plachetei monocristal de ZnSe au fost observate mai multe unde sub-lungime de undă (subwavelength) la suprafață, așa cum apare în Fig. 2 (b) de mai jos. Aceste unde au apărut perpendicular pe direcția de scanare a fasciculului de laser și polarizarea pulsărilor laser, care sunt prezentate de către săgețile punctate și solide in figura 2 (b).

Figura 1

Acestea sunt Imagini SEM ale plachetelor monocristal de ZnSe .a) înainte, și (b) după iradiere cu pulsări laser fs. Iar inserțiile din partea dreaptă (sus) sunt imagini OM (microscopie optică) ale plachetelor monoscristal de ZnSe a) înainte, și (b) după iradiere cu pulsări laser fs. Săgeata punctată indică direcția de scanare a unui fascicul laser, iar săgeata solidă indică polarizarea pulsărilor laser.

Caracteristici ale nanoparticulelor de ZnSe

Figura 3 (a) prezintă modele de difracție cu raze X a nanoparticulelor de ZnSe fabricate la diferite influențe, care pot fi indexate de structura hexagonala conform cardului JCPDS (Joint Committee on Powder Diffraction Standards) nr.80-0008 pentru ZnSe (a = b = 3.974 Å, c = 6.506 Â). Se poate vedea în mod clar că faza cubică a plachetelor monocristal de ZnSe au fost transferate în faza hexagonală în nanoparticulele de ZnSe. Deoarece ZnSe hexagonal este o fază metastabilă în condițiile mediului ambiant, sepot fabrica numai în condițiile foarte stricte de creștere. Cu toate acestea, nanoparticule de ZnSe hexagonale pot fi ușor și sigur realizate folosind ablație laser fs cum a fost demonstrat in acest studiu. In plus, Figura 3 (b) indică spectrul de dispersie Raman la temperatura camerei a plachetei ZnSe înainte și după iradiere cu laser. Vârful Raman la 252 cm-1 poate fi atribuit modului fonon longitudinal optic (LO) a structurii cubice observată atât în placheta ZnSe de dinainte și de după prelucrare cu laser. Pentru nanoparticulele de ZnSe, un vârf puternic apare la 234 cm-1, care este așa-numitul regim fonon de suprafață. De obicei, acest mod de fonon de suprafață este o trăsătură caracteristică a nanostructurilor din cauza suprafeței lor mari pentru raportul de volum.

Figura 2

De altfel, nu se observă nici un mod de fonon longitudinal optic (LO) a structurii cubice din nanoparticulele de ZnSe, indicând că structura cristalină a nanoparticulelor de ZnSe este faza hexagonală pură care este în acord cu modelele de difracție cu raze X prezentate în Fig. 3 (a).

Figura 4 (a) prezintă o imagine tipică TEM a nanoparticulelor de ZnSe cu forma sferică netedă. O imagine TEM de înaltă rezoluție de la scara atomica pentru o nanoparticulă ZnSe este prezentată in inserția din Fig. 4 (b). Mai mult decât atât, modelul de difracție de electroni poate fi observat în mod clar în Fig. 4 (b). Prin analiza de distanță și unghiuri dintre cele mai apropiate puncte de difracție și punctul central (cel mai mare), structura cristalină a nanoparticulelor de ZnSe a fost identificată ca una hexagonală și orientarea fiecărui punct de difracție este marcată în fig. 4 (b).

Spectrul de Spectroscopie de dispersie de energie (EDS) în inserția din Fig. 4 (a) ilustrează compoziția acestor nanoparticule de ZnSe, care cuprinde doar două elemente: Zn și Se. Acest lucru relevă faptul că puritatea mare a nanoparticulelor de ZnSe hexagonale pot fi fiabil și simplu fabricate folosind pulsările laser fs.

Figura 3

Fig. 3. (a) difracție cu raze X a modelelor de plachete ZnSe și nanoparticule de ZnSe fabricate la diferite influențe laser. H: hexagonal. C: Cubic. (b) spectrele Raman a plachetelor ZnSe și a nanoparticulelor ZnSe fabricate la fluența de 220 mJ/cm2. Linia de 632,8 nm a laserului cu 0,33 mW a fost utilizată ca lumina excitare.

În Fig. 5. Putem observa distribuția dimensiunii a nanoparticulelor de ZnSe la diferite influențe de laser corespunzătoare imaginilor TEM în Fig. 4 (a), cu o suprafață de 3,2 μm x 2,6 μm

Figura 4

Fig. 4. (a) imagini TEM ale nanoparticulelor de ZnSe fabricate de fluența de 220 mJ/cm2. (b) modele de difracție TEM a nanoparticulelor de ZnSe. Inserții: (a) Spectrul EDS prezintă compoziția a nanoparticulelor de ZnSe; (b) Imagine TEM de înaltă rezoluție de la scara atomică.

Distribuția granulometrică a nanoparticulelor de ZnSe fabricate în diferite influențe a fost analizată în Fig. 5. Prin potrivirea funcției logaritmice normale, am stabilit că diametrul mediu al nanoparticulelor de ZnSe a fost de aproximativ 16 nm în cazul 135 mJ/cm2. Cu o creștere a fluenței laser la 198 mJ/cm2 și 220 mJ/cm2, dimensiunea medie a nanoparticulelor de ZnSe a crescut la 20 nm respectiv 22 nm. Acest lucru indică faptul că dimensiunea nanoparticulelor de ZnSe poate fi controlat prin fluența laser.

Mecanismul care stau la baza formării a nanoparticulelor de ZnSe hexagonale

In timpul iradierii cu laser fs, o cantitate mare de energie este transferată specimenelor prin aceasta inducând plasma densa pe suprafața probei. Cu toate acestea, durata transferului de energie (~ 80 fs) este prea scurtă pentru structură și energia este absorbită doar de electronii din interiorul timpul de interacțiune extrem de scurt.

Conform cercetărilor recente, ZnSe se transformă dintr-o structură cubică la structura hexagonală atunci când temperatura este mai mare decât temperatura de tranziție (TTR) de 1698 K. Când cristalele de ZnSe sunt iradiate de pulsările cu laser fs, temperatura cristalelor de ZnSe crește. În cazul pulsărilor cu laser, o creștere a temperaturii tranzitorie ΔT în materiale poate fi estimată în funcție de relația de ΔT = W / (C x V), în care W este energia pulsului, C este capacitatea termică, iar V este volumul iluminat. Pentru ZnSe la 300 K, C este 1,89 x 106 J/m3K, V este 2,29 x 10-13 m3 [adâncime de absorbție ~ 1.87 µm, estimat din coeficientul de absorbție non-linear β.], iar W este de ordinul a 0,243 mJ (care se presupune a fi complet absorbită de ZnSe). Astfel, ΔT este de aproximativ 560 K, care este mult sub temperatura de tranziție structurală de 1698 K. Prin urmare, o tranziție structurală nu a putut fi indusă de creșterea temperaturii. Pentru a identifica mecanismul care stă la baza tranziției de fază a ZnSe de la cub la hexagonal, a fost analizată mai mult influența "presiunii de ablațiune", care a fost studiată din diferite perspective în ultimele decenii. Când solidele sunt iradiate cu pulsări laser, plasmă de mare densitate se formează pe suprafața probelor. Plasma comprimată în imploziile determinate de laser a fost caracterizată ca ”împingătorul” ablațiunii sau exploziei în conformitate cu presiunea de ablațiune a suprafeței și presiunea mesei din cauza preîncălzirii prin intermediul electronilor.

În 2003, Batani a derivat presiunea de șoc cu laserul și parametrii țintă i-a exprimat ca:

-unde I este intensitatea laserului pe țintă cu unitatea de W/cm2, λ este lungimea de undă laser μm, iar A și Z sunt, numărul de masă respectiv numărul atomic al țintei, iar t este timpul în ns.

Ecuația 1

Figura de mai jos (figura 6) indică presiunea efectivă în zona iradiată cu laser

Presiunii de ablațiune simulată ca o funcție a densității de putere a vârfului de laser conform ecuației 1 (de mai sus). Zona umbrită indică raza densității de putere a vârfului de laser în acest studiu și presiunii de ablațiune corespunzătoare. Linia punctată reprezintă presiunea de tranziție de fază cubic hexagonal

In acest studiu, presiunea maximă indusă de laser a atins aproximativ 1,5 Mbar. Conform studiilor lui Greene în compușii II-VI punctul de tranziție solid-solid, adică tranziției de fază cubic-hexagonal, a ZnSe este de aproximativ 0,55 Mbar. In experimentul efectuat, presiunea de ablațiune indusă de pulsările laser cu femtosecunde pe suprafața monocristalelor de ZnSe a fost în intervalul de 1,0 - 1,5 Mbar așa cum se arată în zona umbrită din Fig. 6. Aceasta depășește presiunea de tranziție solid-solid de 0,55 Mbar (linia punctată din Fig. 6). Prin urmare, nanoparticule de ZnSe în fază hexagonală transferate din fază cubică pot fi cauzate de o presiune ridicată de ablațiune rezultată din pulsările laser cu femtosecunde, care este însoțită de creșterea raportului suprafață - volum în nanoparticule.

Figura 6

3.b) Sinteza nanoparticulelor de ZnSe acoperite cu amidon

În această metodă, amidonul a fost selectat ca agent de închidere a porilor, pentru că este un polimer ieftin, complet biodegradabil, care este disponibil din agricultură și a câștigat un interes ca o materie primă pentru produsele pe bază bio. Acesta are o gama larga de aplicații potențiale pentru că este abundent, regenerabil, sigur și economic. Materiale pe bază de amidon au fost folosite ca substituent pentru materiale plastice pe bază de petrol, în special, în industriile de ambalare și oferă o soluție alternativă la problema biodegradabilității. Deoarece amidonul este biodegradabil, ar putea ajuta, de asemenea, la reducerea problemelor citotoxicității nanocristalelor, o limitare majoră pentru aplicațiile lor biologice și ar putea extinde aplicațiile lor la produse farmaceutice și alimentare.

Materiale utilizate în sinteză:

Clorură de zinc (ZnCl2), borohidrură de sodiu (NaBH4), apă deionizată (calitate HPLC), acetonă, amidon solubil și pulbere de seleniu.

Instrumente utilizate:

Un spectrometru UV-VIS Perkin Elmer Lamda 20 a fost folosit la efectuarea spectrelor de absorbție în gama de lungimi de undă 200-1100 nm în timp ce spectrele de fotoluminescență la temperatura camerei au fost înregistrate pe un spectrometru de luminescență Perkin Elmer LS 55.

Probele au fost plasate în cuve de cuarț (cu lungime de 1 cm). Măsurătorile XRD ale probelor s-au efectuat cu ajutorul unui difractometru avansat Bruker aXS D8 cu radiație Cu Kα (λ=1.5406 Å), operat la 40 kV și 40 mA. Un Philips CM120 BIOTWIW la 80 K a fost folosit pentru măsurători TEM și un spectrometru Perkin Elmer spectrum one FT-IR pentru spectre FT-IR.

Sinteza nanoparticulelor și modul de lucru

Într-o reacție tipică la temperatura camerei, o soluție apoasă de 0,4 grame ZnCl2 a fost adăugată la o soluție apoasă de amidon solubil (0,08 wt.%) într-un balon cu fund rotund de 100 ml cu un singur gât, sub agitare constantă.

PH-ul soluției a fost ajustat de la 6 la 11 utilizând o soluție amoniacală de 0.1 M. Aceasta a fost urmată de o adăugare lentă a unei soluții stoc incoloră de ion de seleniură de 16 x 10-3 M.preparată prin reducerea a 0,025 g de pulbere de seleniu în apă deionizată folosind borhidrură de sodiu.

Culoarea soluției s-a schimbat imediat după adăugarea soluției de ioni de seleniura, indicând formarea nanoparticulelor de ZnSe. Amestecul a fost agitat în continuare timp de 3 h și maturat timp de

24 h, urmat de filtrare. Precipitatul a fost spălat de mai multe ori și uscat la temperatura camerei pentru a da un material care se dispersează ușor în apă.

Schema de reacție este reprezentată de următoarele ecuații:

4NaBH4 + 2Se + 7H2O 2NaHSe + Na2B4O7 + 14 H2 (1)

Zn2+ + HSe- + OH- ZnSe + H2O (2)

În soluție apoasă, amidonul adoptă o conformație elicoidală dreaptă în care numărul extins de grupări OH este așteptat să faciliteze complexarea ionilor metalici la matricea moleculară.

Rezultate și discuții

Analiza XDR

Fig. 1 a evidențiat modelul XRD a amidonului pur și nanoparticulelor de ZnSe preparate.S-a observat faptul că, cristalitele au prezentat structură cristalină predominant „wurtzite”, cu vârfuri de difracție distincte care corespundeau planelor cristaline ale ZnSe hexagonal și

Fig 1

constanta de rețea de 0,397 nm și 0.663 nm, care a fost in concordanță cu cardul JCPDS pentru ZnSe (JCPDS No. 89-2840 ).

Vârful de difracție de la 23,7°  a fost atribuit amidonului cristalin iar structura cristalină pentru amidon este structură cubică. Diametrul mediu al particulei de ZnSe acoperit cu amidon calculată din lățimea liniei de vârf de difracție folosind ecuația Debye-Scherrer a fost de 3,50 nm.

D = 0,9 λ \ β cos θ - ec. Debye-Scherrer\

Unde λ este lungimea de undă a razei X (0,1541 nm), β este FWHM (lățime maximă la jumătate maximă), θ este unghiul de difracție, și "D" este diametrul particulei.

Natura largă a vârfurilor de difracție pot fi atribuite naturii nanocristaline a particulelor. Vârful mai puternic și mai îngust (002) din fig. 1 sugerează că nanoparticulele s-au alungit de-alungul axei c. Trebuie remarcat faptul că la sintezele nanoparticulelor de ZnSe la temperatură joasă se obțin, de obicei, structuri cubice, iar structurile hexagonale wurtzite sunt produse doar la temperaturi înalte. Acest rezultat arată că încorporarea fazei ZnSe hexagonală la temperatura camerei este posibilă.

Analiza TEM

Fig. 2

prezintă imaginile TEM și distribuția mărimii particulelor a nanoparticulelor de ZnSe acoperite cu amidon. Imaginea a arătat că particulele sunt bine dispersate, mici, și de formă sferică. Particulele sunt în intervalul de 2.3-4.2 nm cu un diametru mediu al particulei de 3,3 nm și deviația standard (r) de 0,562 nm indicând distribuție largă a dimensiunii. Acest lucru este în concordanță cu rezultatele XRD.

Distribuția largă a dimensiunii este atribuită agregării particulelor mai mici care sunt instabile termodinamic în soluție, ca rezultat al energiei de suprafață mare al acestora, fapt ce le face foarte reactive.

Fig 2

Analiză optică

Spectrul de emisie (Fig. 3) a fost larg și a arătat maxim de emisie la 408 nm pentru o excitație la 260 nm, care a fost deplasat spre roșu în raport cu limita maximă de absorbție.Neuniformitațile curbei de emisie sugerează prezența unor defecte de suprafață. Acest lucru ar putea fi atribuit dimensiunii mai mici a particulelor. Deoarece dimensiunea particulelor scade, raportul suprafață - volum crește, crescând astfel numărul de atomi de suprafață și energia.

4. Concluzii ale sintezelor

În sinteza nanoparticulelor de ZnSe prin pulsări de laser fs, am obținut modificări ulterioare de fază, din fază cubică, în fază metastabilă hexagonală, datorită presiunii de ablațiunii ultra-ridicate cauzate de injectarea rapidă a energiei mari de laser într-o scară de timp în femtosecunde.

Fig 3

Rezultatele demonstrează clar că laserul fs, în plus față de rolul său crucial în studierea dinamicii ultrarapide de materie, el poate servi, de asemenea, drept o cale nouă pentru ingineria materialelor și a structurilor în suprafețele lor la o scară nanometrică.

În sinteza nanoparticulelor de ZnSe acoperite cu amidon prin așa numita „metodă verde”, am reușit să obținem cu succes nanoparticule de ZnSe monodispersate , la temperatura camerei, folosind amidon regenerabil ca agent de astupare.

5. Concluzii generale

Deși am obținut materialul țintă prin ambele metode, fiecare metodă are avantajele și dezavantajele sale, deci alegerea depinde de bugetul acordat sintezei și de echipamentele pe care le avem la îndemână.

Avantajele „metodei verzi” (green method) sunt următoarele:

este o metodă simplă, ieftină și eficientă sinteza durează relativ o perioadă scurtă de timp și în condiții de mediu

ambient nanocristale de ZnSe în fază hexagonală (într-un număr mai mare decât cele

cubice) au fost obținute la temperatură scăzută.

Avantajele sintezei nanoparticulelor de ZnSe prin pulsări de laser fs:

energia de pulsări fs poate transforma materialele rapid și precis fără efecte termice

nu are efecte negative asupra mediului înconjurător este o metodă de viitor pulsările laser fs permit excitarea speciilor în cauză „instantaneu”

Ceea ce privește dezavantajele, putem spune, ca marele dezavantaj al metodei cu pulsări laser, este complexitatea și costurile echipamentelor în raport cu cealaltă metodă, iar unul din dezavantajele celeilalte metode este timpul de maturare de 24 de ore, plus timpul de preparare și cel de agitare de 3 ore. Relativ vorbind nu este o perioadă lungă, însă prin metoda cu laser fs putem vorbi de un timp de obținere a materialului țintă in timp mult mai scurt.

6. Aplicații ale semiconductorilor și a ZnSe

Semiconductoarele au numeroase aplicații, dioda fiind una din cele mai simple. Funcționarea sa microscopică este asimilabilă cu cea a unui întrerupător comandat care nu lasă trecerea curentului decât într-un singur sens.

Alte utilizări ale semiconductoarelor: tranzistoare detectoare de radiații traducătoare Hall fotoelemente fotorezistoare generatoare Hall celule fotovoltaice

ZnSe are proprietăți opto-electrice și electrice foarte bune, este folosit pentru a forma II-VI diode emițătoare de lumină și laseri diodă. Acesta emite o lumină albastră. Este utilizat ca un material optic infraroșu cu o gamă foarte largă de lungimi de undă de transmisie (de la 0,45 μm la 21,5 μm)

După cum bine știm diodele emițătoare de lumină „LED”-urile sunt din ce în ce mai folosite în viața de zi cu zi, având nenumărate aplicații și eficiență superioară.

7. Bibliografie:

1. Nanoparticles and Nanostructures Fabricated Using Femtosecond Laser Pulses (Chih Wei Luo)

2. Low temperature method for synthesis of starch-capped ZnSe nanoparticles and its characterization studies (K.Senthilkumar, T.Kalaivani, S. Kanagesan2 and V.Balasubramanin)

3. STUDY ON NANOPARTICLES OF ZnSe SYNTHESIZED BY CHEMICAL METHOD AND THEIR CHARACTERIZATION(M.P. Deshpande, S.H. Chaki, N.H. Patel, S.V. Bhatt, B.H. Soni)