Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός σύνθετων νανοδομών οξειδίου του ψευδάργυρου και οξειδίου του χαλκού

Abstract

Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η διερεύνηση δυνατότητας ηλεκτροεναπόθεσης νανοκρυσταλλικού οξειδίου του μονοσθενούς χαλκού, Cu2O, πάνω σε νανοραβδία οξειδίου του ψευδαργύρου, ZnO. Τελικός στόχος ήταν η ανάπτυξη p-n ετεροεπαφής για οπτοηλεκτρονικές εφαρμογές με n-νανοραβδία ZnO και p-νανοκρυστάλλους Cu2O. Η ηλεκτροεναπόθεση διερευνήθηκε και επιτεύχθηκε σε απλές χημικές κυψελίδες χαμηλής θερμοκρασίας (65 oC). Μελετήθηκαν οι απαραίτητες συνθήκες για επιτυχημένη ηλεκτροεναπόθεση και η επίδραση των διαφορετικών συνθηκών στις παραγόμενες νανοδομές. Πραγματοποιήθηκε δομικός και μορφολογικός χαρακτηρισμός καθώς και χημικός προσδιορισμός των νανοκρυστάλλων Cu2O που αναπτύχθηκαν, με ηλεκτρονική μικροσκοπία (Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Σάρωσης - SEM, Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Διέλευσης - ΤΕΜ) και Περιθλασιμετρία ακτίνων Χ (XRD). Μελετήθηκαν οι οπτικές ιδιότητες των σύνθετων νανοδομών ZnO-Cu2O με μεθόδους φωτοφωταύγειας και τέλος έγιναν ηλεκτρικές μετρήσεις με Μικροσκοπία Ατομικής Δύναμης (C-AFM) για να διερευνηθούν τα p-n χαρακτηριστικά τους.

The present thesis deals with the investigation of the electrodeposition of nanocrystalline copper(I) oxide - Cu2O on zinc oxide - ZnO nanorods. The experiments were conducted aiming towards the development of a nanostructured p-n heterojunction for optoelectronic applications.The electrodeposition of copper oxide was investigated and achieved in simple low temperature (65 oC) electrochemical cells. The necessary conditions for successful electrodeposition as well as the effects of various conditions on the produced nanostructures were studied. Morphological characterisation and chemical identification were performed using electron microscopy (SEM-TEM) and X-ray diffraction. Furthermore the composite ZnO-Cu2O nanostructures' optical qualities were studied using a photoluminescence (PL) array and finally electric measuring was performed with the use of Conductive Atomic Force Microscopy (C-AFM) in order to ascertain the p-n behavior of the developed nanostructures.