Al-katkılı ZnO nanoparçacıkların düşük sıcaklık termolüminesans özellikleri

Abstract

Alüminyum katkılı ZnO nanoparçacıklar (AZO nanoparçacıklar) düşük sıcaklık termolüminesans (TL) ve yapısal karakterizayon deneyleri kullanılarak incelendi. Yapısal özellikleri x-ışını kırınımı ve tarayıcı elektron mikroskobu deneyleri kullanılarak çalışıldı. AZO nanoparçacıkların kristal yapısı hegzagonal yapı olarak bulundu. X-ışını deseni katkılanan elemente ait herhangi bir pik göstermedi. Bu katkılamanın başarılı bir şekilde gerçekleştiğini gösterdi. Tarayıcı elektron mikroskobu ölçümleri nanoparçacıkların yüzek morfolojisini gösterdi ve nanoparçaıkların boyutlarının 100 nm civarında olduğu görüldü. Düşük sıcaklık TL deneyleri AZO nanoparçacıkları üzerinde 10-300 K sıcaklık aralığında gerçekleştirildi. TL eğrisi 123 K civarında şiddetli bir pik ve bu pike çakışık 85 K ve 150 K civarında iki pik gösterdi. Eğri fit, ilk yükselme, pik şekli ve farklı ısıtma oranı metotları ilgili tuzak merkezlerinin aktivasyon enerjilerini bulmak için kullanıldı. Analizler pik maksimum sıcaklıları 86.2, 121.5 ve 147.1 K olan 44, 76 ve 165 meV seviyelerinde üç merkezin varlığını gösterdi. Pik şekli metodu analizleri, gözlemlenen pikler için µg parametresinin genel kinetik merterbesini işaret eden 0.42 ve 0.52 arasında olduğunu gösterdi. TL deneyleri 0.1 K/s ve 0.7 K/s arasında farklı ısıtma oranları kullanılarak genişletildi. Tuzak merkezlerinin aktivasyon enerjileri pik maksimum sıcaklığının ısıtma hızına bağımlılığı kullanılarak eld edildi.

ZnO nanoparticles doped with aluminium (AZO nanoparticles) were investigated using low temperature thermoluminescence (TL) and structural characterization experiments. Structural properties were studied using x-ray diffraction and scanning electron microscopy experiments. The crystal structure of the AZO nanoparticles was found as hexagonal. XRD diffraction pattern did not present any peak related with doped element. This indicated that doping was successfully carried out. Scanning electron microscopy measurements presented the surface morphology of the nanoparticles and dimensions of nanoparticles were recorded around 100 nm. Low temperature TL experiments were performed on AZO nanoparticles in the temperature range of 10-300 K. TL curve presented one intensive peak around 123 K and two overlapped peaks to intensive peak around 85 K and 150 K. Curve fitting, initial rise, peak shape and different heating rate methods were used to find the activation energies of associated trapping centers. Analyses resulted in the presence of three centers at 44, 76 and 165 meV with peak maximum temperatures of 86.2, 121.5 and 147.1 K, respectively. Peak shape method analyses indicated that µg parameter for observed peaks were between 0.42 and 0.52 indicating the presence of general order of kinetics. TL experiments were also expanded using different heating rates between 0.1 K/s and 0.7 K/s. Activation energies of trapping centers were obtained using heating rate dependency of peak maximum temperature.