Bileşik yarıiletken ince filmlerin ve nanotellerin elektrokimyasal sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

ÖZET Bi2Te3-ySey ince filmleri Au(111) substratları üzerinde elektrokimyasal kodepozisyon metodu kullanılarak oda sıcaklığında sentezlendi (25 ◦C). Bi, Te ve Se’un potansiyel altı depozisyon (upd) potansiyelleri ile örtüşen kodepozisyon potansiyelleri dönüşümlü voltametri çalışmalarıyla belirlendi. Filmler 0,1 M HNO3, 2,5 mM Bi(NO3)3, 2 mM TeO2 ve 0,3 mM SeO2 içeren çözeltideki Au(111) elektrotuna uygulanan -0,020 V’ta (Ag/AgCl (3 M NaCl) referans elektrotuna karşı) elde edildi. İnce filmlerin karakterizasyonu için x-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılım spektroskopisi (EDS) kullanıldı. XRD ve EDS sonuçları filmlerin yaklaşık Bi2Te2.7Se0.3 bileşiminde ve tek fazlı olduğunu göstermiştir. SEM çalışmaları, filmlerin homojen ve mikron büyüklüğünde kristallerden oluştuğunu göstermiştir. CdS nanotelleri ise oda sıcaklığında (25 ◦C) yine upd esaslı elektrokimyasal kodepozisyon metoduyla anodik alümina membranın (AAM) porlarında sentezlendi. Nanotel dizileri pH 4’te CdSO4, EDTA ve Na2S ihtiva eden bir çözeltiden büyütüldü. X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), geçirmeli elektron mikroskobu (TEM), UV-Vis absorpsiyon spektroskopisi ve enerji dağılım spektroskopisi (EDS) nanotel dizilerin karakterizasyonu için kullanılmıştır. Sentezlenen nanotellerin çapları 90 nm ve boyutları 7 mm’den daha büyük uzunluktadır. XRD sonuçları -0,5 V’ta elektrodepozit edilen nanotellerin, tercihli olarak (110) yönelimindeki hekzagonal kristal yapısında olduklarını göstermektedir. EDS analizleri Cd ve S’ün 1/1 oranında bir stokiyometriye sahip olduklarını göstermiştir. Ayrıca nanoteller kuantum alan etkisinden dolayı UV-Vis spektrumunda 488 nm’de absorpsiyon piki vermiştir. Anahtar kelimeler: Elektrodepozisyon, Yarıiletken, İnce film, Nanotel, Bi2Te3-ySey, CdS

ABSTRACT Bi2Te3−ySey thin films were grown on Au(1 1 1) substrates using an electrochemical co-deposition method at 25 ◦C. The appropriate co-deposition potentials based on the underpotential deposition (upd) potentials of Bi, Te and Se have been determined by the cyclic voltammetric studies. The films were grown from an electrolyte of 2.5mM Bi(NO3)3, 2mM TeO2, and 0.3mM SeO2 in 0.1M HNO3 at a potential of −0.02V vs. Ag|AgCl (3M NaCl). X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and energy dispersive spectroscopy (EDS) were employed to characterize the thin films. XRD and EDS results revealed that the films are single phase with approximate composition of Bi2Te2.7Se0.3. SEM studies showed that the films are homogeneous and have micronsized granular crystallites. Cadmium sulfide (CdS) nanowires were electrosynthesized within the pores of the anodic alumina membranes (AAM) using underpotential deposition (UPD) through an electrochemical co-deposition at room temperature (25 0C). The nanowire arrays were grown from an aqueous solution of CdSO4, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), and Na2S at pH 4. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), UV-visible absorption spectroscopy, and energy dispersive spectroscopy (EDS) were employed to characterize the nanowire arrays. The diameters of nanowires are 90 nm, and the lengths are up to 7 m. XRD result revealed that the electrosynthesized nanowires deposited at -500 mV (vs Ag/AgCl) have a preferential orientation along (110) direction for hexagonal crystal. EDS analyses indicate that the atomic ratio of Cd to S is close to 1:1 stoichiometry. UV–visible absorption measurements show a blue-shifted absorption at 488 nm because of the quantum confinement at low dimensions. Key words: Electrodeposition, Semiconductor, Thin film, Nanowire, Bi2Te3-ySey, CdS