Farklı Fiziksel Koşullarda Sentezlenen Zno Nanoparçacıklarının Özellikleri

Abstract

Bu çalışmada ZnO nanoparçacıkları sentezlenmiştir. Sentez sol-jel metodu ile farklı sıcaklık, karıştırma hızı ve konsantrasyonlarda yapılmıştır ve oluşan nanoparçacıklar TEOS (Tetraethyl orthosillicate) ile kaplanmıştır. Örneklerin karakterizasyonunda X-Işınları, TEM, SEM ve Floresans Spektroskopisi yöntemleri kullanılmıştır. Ayrıca literatürde ilk kez ZnO nanoparçacıklarının oluşum kinetiği bu çalışmada incelenmiştir. Deneylerin sonunda karıştırma hızı ve sıcaklık arttıkça daha büyük parçacıklar oluştuğu gözlemlenmiştir. Ayrıca TEOS ile kaplamak parçacıkların daha küçük kalmasına neden olmuştur. Sentezlenen parçacıkların en küçüğünün boyutu 2 nm civarında iken en büyüğünün boyutu 20 nm civarında olduğu ölçülmüştür. Floresans ışıması veren bu parçacıkların uyarma-yayımlama spektrumları taranmış ve eksiton seviyelerinden oluşan geçişler ile derin tuzaklardan (yüzey kusurlarından) kaynaklanan geçişler gözlemlenmiştir. Eksiton seviyeleri arasında oluşan geçişlere ait olan piklerin dalgaboyu uyarma dalga boyu ile değişmezken, derin tuzaklardan kaynaklanan piklerde uyarma dalga boyu değiştikçe kaymalar görülmüştür. Parçacıklar sentezlenirken reaksiyon boyunca floresans spektrumları alınmış ve emüsyon piklerinin nasıl değiştikleri takip edilerek parçacıkların oluşum kinetiği ortaya çıkarılmıştır. Yüksek karıştırma hızının ve yüksek sıcaklığın reaksiyonu hızlandırdığı görülmüştür. İleriki çalışmalarda bu nanoparçacıkların sentezinin jel içerisinde yapılarak parçacık boyutunun ayarlanabilmesi planlanmaktadır.

In this study ZnO nanoparticles were synthesized. The synthesis was performed under different temperature, stirring velocity and concentrations and particles were capped by TEOS (Tetraethyl orthosillicate). X-Ray, TEM, SEM and fluorescence Spectroscopy methods were used for characterization of samples. Moreover, seeding of the nanoparticles to growth process of the nanoparticles was studied for the first time in literature. It was showed that the increasing temperature and stirring velocity result in increasing size of the nanoparticles. In addition, it is observed that by capping with TEOS, the size of the nanoparticles were prevents to grow up. The size of the nanoparticles were measured between 2 nm and 20 nm. The excitation and emission spectra with varying wavelengths were followed and the band-edge emissions and the deep-trap (surface state) emissions were observed. These experiments showed that in the emission spectrum the peaks from the band-edge do not show any shift but the emission peaks from the deep-traps show some considerable shifts upon changing the excitation wavelength. During the synthesize, emission of flourescence spectra were colloected and formation kinetics of nanoparticles were studied. It is showed that the increasing temperature and stirring velocity results to accelerate the reaction. These nanoparticles will be synthesized in gel or gelling media for tuning the size of them in future study.