مواد و فناوری‌های پیشرفته

فصلنامه

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و دامنه ها

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اخبار و اعلانات

اطلاعات آماری نشریه

مطالعه خواص نوری لایه‌های نازک سولفید تنگستن بازپخت شده در محیط‌های مختلف شامل آرگون، آرگون/هیدروژن، آمونیاک/آب و اکسیژن

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره) ، قزوین، قزوین، ایران

2 دانشیار، گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، قزوین، ایران

3 استاد، گروه فیزیک کاربردی،دانشکده فیزیک و مهندسی انرژی، دانشگاه صنعتی امیر کبیر، تهران، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش، نانوساختارهای دی سولفید تنگستن به روش رسوب بخار شیمیایی گرمایی در کوره سه ناحیه ­ای بر روی زیرلایه­ های SiO2/Si سنتز شدند. بدین منظور پودرهای گوگرد و اکسید تنگستن به ترتیب در ناحیه ­های اول و سوم در دماهای 220 و 1100 درجه سانتیگراد تحت جریان گاز آرگون قرار گرفتند. جهت بررسی ریخت­ شناسی لایه­ های رشد یافته از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. تصاویر بدست آمده نشان دهنده رشد صفحات شش وجهی بود. سپس نمونه­ ها جهت بازپخت، در بوته­ ای در مرکز کوره تک ناحیه ­ای قرار داده شدند.  لایه­ های رشد یافته تحت گازهای مختلف آرگون، آرگون/هیدروژن، آمونیاک/آب و اکسیژن در دمای 450 درجه سانتیگراد به مدت 30 دقیقه دوباره پخت شدند. جهت بررسی اثر بازپخت، آزمون­های پراش پرتو ایکس، طیف سنجی رامان و طیف سنجی فرابنفش-مرئی انجام شد. نتایج حاکی از تأثیر محیط آرگون/هیدروژن بر روی بهبود خواص نوری و بلوری لایه ­های سنتز شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Study on the Optical Properties of WS2 Thin Films Annealed in Various Atmospheres Including Ar, Ar/H2, NH3/H2O, and O2

نویسندگان [English]

  • Farshad Gholizadeh 1
  • Ali Reyhani 2
  • Seyedeh Zahra Mortazavi 2
  • Parviz Parvin 3

1 M. Sc Student, Department of Physics, Faculty of Science, Imam Khomeini International University, Qazvin, Qazvin, Iran

2 Associate Professor, Department of Physics, Faculty of Science, Imam Khomeini International University, Qazvin, Qazvin, Iran

3 Professor, Department of Applied Physics, Faculty of Physics and Energy Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Tehran, Iran

چکیده [English]

In this study, tungsten disulfide nanostructures are synthesized on the Si/SiO2 substrates by thermal chemical vapor deposition in a three-zone furnace. For this purpose, sulfur and tungsten oxide powders are first placed under argon gas in the first and third regions of the furnace at 220 and 1100 °C, respectively. A scanning electron microscope is then used to evaluate the morphology of the grown layers. The images confirm the growth of WS2 hexagonal flakes. The samples are then placed in a ceramic plant in the center of a single-zone furnace for re-annealing. The grown layers are reheated under different gases of Argon, Argon/Hydrogen, Oxygen, and Ammonia/Water at 450 °C for 30 minutes. To evaluate the annealing effect, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, and Ultraviolet-Visible spectroscopy are employed. The results confirmed the effect of the Argon/Hydrogen atmosphere on the improvement in the optical and crystalline properties of the WS2 synthesized layers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tungsten Sulfide
  • Thermal Chemical Vapor Deposition
  • Optical Properties
  • Heat Treatment
مراجع
  1. Manzeli, S., Ovchinnikov, D., Pasquier, D., Yazyev, O. V., Kis, A., "2D transition metal dichalcogenides", Nature Reviews Materials, Vol. 2, No. 8, (2017), 17033. https://doi.org/10.1038/natrevmats.2017.33
  2. Dong, R., Kuljanishvili, I., "Review article: Progress in fabrication of transition metal dichalcogenides heterostructure systems", Journal of Vacuum Science & Technology B, Vol. 35, No. 3, (2017), 030803. https://doi.org/10.1116/1.4982736
  3. Liu, B., Abbas, A., Zhou, C., "Two-Dimensional semiconductors: From materials preparation to electronic applications" Advanced Electronic Materials, Vol. 3, No. 7, (2017), 1700045. https://doi.org/10.1002/aelm.201700045
  4. Schaibley, J. R., Yu, H., Clark, G., Rivera, P., Ross, J. S., Seyler, K. L., Yao, W., Xu, X., "Valleytronics in 2d materials", Nature Reviews Materials, Vol. 1, No. 1, (2016), 16055. https://doi.org/10.1038/natrevmats.2016.55
  5. Kavintheran, T., Reduan, S. A., Tiu, Z. C., Ahmad, H., "Application of two-dimensional materials in fiber laser systems", Nano-Optics, Elsevier, (2020), 227-264. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-818392-2.00009-3
  6. Timothy, C., Berkelbach, M., Hybertsen, S., David, R., Reichman, R., "Theory of neutral and charg excitons in monolayer transition metal dichalcogenides", Physical Review B, Vol. 88, No. 4, (2013), 045318. https://doi.org/10.1103/physrevb.88.045318
  7. Krasnok, A., Lepeshov, S., Al´u, A., "Nanophotonics with 2d transition metal dichalcogenides", Optics Express, Vol. 26, No. 12, (2018), 15972-15994. https://doi.org/10.1364/oe.26.015972
  8. Schneider, C., Glazov, M. M., Korn, T., H¨ofling, S., Urbaszek, B., "Two-Dimensional semiconductors in the regime of strong light-matter coupling", Nature Communications, Vol. 9, No. 1, (2018), 2695. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04866-6
  9. Zhang, W., Huang, H., Zhang, W., Li, Y., "Two-Dimensional semiconductors with possible high room temperature mobility", Nano Research, Vol. 7, (2014), 1731-1737. https://doi.org/10.1007/s12274-014-0532-x
  10. Ye, Z., Cao, T., O’brien, K., Zhu, H., Yin, X., Wang, Y., Louie, S. G., Zhang, X., "Probing excitonic dark states in single-layer tungsten disulphide", Nature, Vol. 513, (2014), 214-218. https://doi.org/10.1038/nature13734
  11. Zhu, Z. U., Cheng, Y. C., Schwingenschlögl, U., "Vacancy induced half-metallicity in half-Heusler semiconductors", Physical Review, B, Vol. 84, (2011), 113201. https://doi.org/10.1103/physrevb.84.113201
  12. Zhao, W., Ghorannevis, Z., Chu, L., Toh, M., Kloc, C., Tan, P. H., Eda, G., "Evolution of electronic structure in atomically thin sheets of WS2 and WSe2", ACS Nano, Vol. 7, (2013), 791. https://doi.org/10.1021/nn305275h
  13. Kumar, J., Kuroda, M. A., Bellus, M. Z., Han, S. J., Chiu, H. Y., "Full-range electrical characteristics of WS2 transistors", Phys. Lett., Vol. 106, (2015), 123508. https://doi.org/10.1063/1.4916403
  14. Fan, Y., Zhou, Y., Wang, X., Tan, H., Rong, Y., Warner, J. H., "Photoinduced schottky barrier lowering in 2D monolayer WS2 photodetectors", Opt. Mater., Vol. 4, No. 10, 1573-1581. https://doi.org/10.1002/adom.201600221
  15. Sheng, Y., Chen, T., Lu, Y., Chang, R. J., Sinha, S., Warner, J. H., "High-performance WS2 monolayer light-emitting tunneling devices using 2d materials grown by chemical vapor deposition", ACS Nano, Vol. 13, No. 4, 4530-4537. https://doi.org/10.1021/acsnano.9b00211
  16. Min, W., Xiao, Y., Zeng, Y., Zhou, Y., Zeng, X., Zhang, L., Liao, W., "Synthesis of two‐dimensional transition metal dichalcogenides for electronics and optoelectronics", InfoMat, Vol. 3, No. 4, (2021), 362-396. https://doi.org/10.1002/inf2.12161
  17. Noori, A., Eshraghi, M. J., SadatKazemi, A., "Effect of temperature on low pressure chemical vapor deposition of graphene", Advanced Ceramics Progress, Vol. 8, No. 1, (2022), 36-43. https://doi.org/10.30501/acp.2022.343786.1090
  18. Raadi, Z., Rahimi, A. H., Ghanbari, H., Sarpoolaky, H., "2D materials; Introduction, classifications, properties, and applications", Journal of Advanced Materials and Technologies (JAMT), Vol. 10, No. 4, (2022), 37-75. https://doi.org/10.30501/jamt.2021.260205.1145

 

 

مواد و فناوری‌های پیشرفته
دوره 11، شماره 4
اسفند 1401
صفحه 45-54
فایل ها
سابقه مقاله
  • تاریخ دریافت: 03 آبان 1401
  • تاریخ بازنگری: 17 آذر 1401
  • تاریخ پذیرش: 14 آذر 1401
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار