Al katkılı zno nanotozlarının mikrodalga destekli hidrotermal yöntem ile sentezlenmesi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, katkısız ve Al katkılı ZnO nanotozları mikrodalga destekli hidrotermal yöntemle üretilmiş, üretilen nanotozların yapısal, morfolojik, optik ve elektriksel özellikleri incelenmiştir. ZnO nanotozları farklı molaritelerde çinko asetat ve sodyum hidroksit kullanılarak hazırlanmış ve en uygun molaritedeki ZnO, Al katkısı yapmak için seçilmiştir. Nanotozların yapısal, morfolojik, elektriksel ve optik özelliklerini araştırmak için X-ışını kırınımı (XRD) desenleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizi, DC elektrik ölçümleri, reflektans ölçümleri ve moleküler bant yapı değerleri kullanılmıştır. Ayrıca Al katkısının ZnO yapı içerisindeki varlığının ve miktarının belirlenmesi için X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) kullanılmıştır. ZnO nanotozlarda, Al+3 iyonlarının varlığı yüzey morfolojisini, iletkenlik ve özdirenç değerlerini değiştirmiştir. Al+3 iyonlarının miktarı arttıkça, özdirenç değerlerinin azaldığı ve iletkenliklerinin arttığı görülmüştür. Reflektans ölçümlerinden yararlanarak nanotozların optik bant aralığı değerleri Kubelka-Munk fonksiyonu ile bulunmuştur. Al katkılı ZnO nanotozlarının optik bant aralığı değerleri Al katkısının artışıyla artmıştır.

In this study, after undoped and Al doped ZnO nanopowders were produced with microwave assisted hydrothermal method, the produced nanopowders were investigated on the structural, morphological, optical and electrical properties. The ZnO nanopowders were prepared in different zinc acetate and sodium hydroxide molarities, and the best powder ZnO selected to dope with Al. The X-ray diffraction (XRD) patterns, scanning electron microscope (SEM) analysis, DC electrical measurements, reflectance measurements and molecular band structure values were used to investigate structural, morphological, electrical and optical properties of these nanopowders. Also, for comformation of Al and detecting its amount in the ZnO latticez X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used. The presence of Al+3 ions in ZnO nanopowder varied the surface morphology, conductivity and resistivity values. As the amount of Al+3 ions increase, their resistivities have decreased and their conductivities have increased. Using the reflectance measurements, the optical band gap values of the nanopowders were determined by Kubelka-Munk function. The optical band values of Al doped ZnO nanopowders increased with the increase of the Al dopant.