Kimyasal buhar biriktirme yöntemi ile bor nanotellerin üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Karbon ve azot gibi hafif elementler arasında yer alan bor, birçok eşsiz özelliğe sahiptir. Bor, karbon ve silisyum gibi kovalent moleküler bileşikler oluşturmaya eğilimlidir ancak karbondan farklı olarak valans orbitallerindeki valans elektronu sayısı bir tane eksiktir. Bor ve bor bileşikleri ikosahedron yapılar ile kontrol edilen elektronik özelliklere sahip yarıiletkenlerdir. Bu özellikler, yüksek sıcaklık (hafif) kaplamaları ve yarıiletken elektronik aygıtları da içeren çeşitli uygulamalar için elverişli olmakla birlikte bor ve ilgili bileşikleri nanoelektronik, nanofotonik ve nanobiyosensör gibi alanlarda cazip hale getirmektedir. Borun bulk ve ince film halinin elektriksel iletkenliği düşüktür çünkü bu yapıların bant aralığı yarıiletken formdadır. Ancak bor nanoteller, metaller gibi yüksek elektriksel iletkenliğe ve mekanik dayanıklılığa sahiptir. Nanoaygıtlarda gösterdikleri potansiyel uygulamalardan dolayı son zamanlarda bir boyutlu (1D) bor nanotellere olan ilgi oldukça artmıştır. Bu nedenle, Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD) sisteminin kullanıldığı bu çalışmada bir boyutlu (1D) bor nanoteller sentezlenmiştir. Bu nanoteller büyütme süresi farklılıklarına (90, 120 ve 180 dk) göre Buhar-Sıvı-Katı (VLS) büyütme mekanizması ile büyümüştür. Bor nanotellerin yapısal, morfolojik ve elementel analizleri sırasıyla; X-Işını Kırınımı (XRD), Mikro Raman Spektroskopisi, X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS), Alan-Emisyon Taramalı Elektron Mikroskopu (FESEM) ve FESEM sistemindeki bir Enerji Ayırımlı X-Işını Spektroskopi (EDS) analizörü kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

Among well-known light elements such as boron, carbon and nitrogen, boron possesses many unique properties. Similarly to carbon and silicon, boron shows an obvious tendency to form covalent molecular compounds, but differs dramatically from carbon in having one less valence electron than the number of valence orbitals. Boron and it's compounds are semiconductors with electronic properties controlled by icosahedron structures. Since boron and it's compounds are suitable for a variety of applications including high temperature (light) coatings and semiconductor electronic devices, these properties make them attractive in fields such as nanoelectronics, nanophotonics and nanobiosensors. Electrical conductivity of the thin film and bulk form of Boron is low, because the band gap of these structures is in semiconductor form. However boron nanowires, like metals, have high electrical conductivity and mechanical strength. Recent interest in one-dimensional (1D) boron nanowires has increased considerably due to their potential applications in nanodevices. Therefore, in this study performed using a Chemical Vapor Deposition (CVD) system, one-dimensional (1D) boron nanowires were synthesized. These nanowires were grown via Vapor–Liquid–Solid (VLS) mechanism according to growth time differences (90, 120 and 180 min.). Structure, morphology and elemental analysis of the boron nanowires were carried out using the X-Ray Diffractometer technique (XRD), Micro Raman, X-Ray Photoelectron Spectra (XPS), Field-Emission Scanning Electron Microscope (FESEM) and Energy Dispersion X-Ray Spectroscopy (EDS) analyzer in the FESEM system respectively.