Studi Fotoluminesensi Pengaruh Aditif Amonium Hidroksida pada Kawat Nano ZnO yang Ditumbuhkan Secara Hidrotermal
Abstrak
Kami melaporkan pengaruh amonium hidroksida (NH4 OH), sebagai aditif pertumbuhan, pada nanomaterial seng oksida melalui respons optik yang diperoleh dengan photoluminescence (PL). Proses hidrotermal suhu rendah digunakan untuk pertumbuhan kawat nano ZnO (NWs) pada permukaan Au tanpa biji. Perubahan densitas ZnO NW lebih dari dua orde besarnya ditunjukkan melalui penambahan NH4 yang hati-hati. OH dalam larutan pertumbuhan. Selanjutnya, kami menunjukkan melalui studi eksperimental sistematis dan data karakterisasi PL bahwa penambahan NH4 OH dapat menurunkan respon optik ZnO NWs yang dihasilkan. Peningkatan kebasaan larutan penumbuh dengan penambahan NH4 OH dapat secara perlahan menurunkan respons optik NWs dengan perlahan mengetsa permukaannya, meningkatkan cacat titik pada ZnO NWs. Studi ini menunjukkan pentingnya nutrisi pertumbuhan untuk mendapatkan kepadatan terkontrol kualitas ZnO NWs merdu pada substrat konduktor tanpa biji.
Latar Belakang
Perkembangan signifikan dalam sintesis bahan nano fungsional melalui pendekatan bottom-up sekarang menawarkan bahan berkualitas tinggi untuk pengembangan perangkat elektronik generasi mendatang yang efisien [1,2,3,4,5]. Bidang penelitian ZnO telah menunjukkan kebangkitan minat setelah demonstrasi sukses pertumbuhan struktur nano kristal tunggal (nanobelt) [6]. Setelah itu, penggunaan struktur nano ZnO semikonduktor kristal tunggal berkualitas tinggi untuk perakitan elektronik berkinerja tinggi terus menarik minat penelitian yang sangat besar di bidang tampilan [7, 8], sirkuit logika [9, 10], sensor [ 11, 12], dan optoelektronika [13]. Pembaruan minat pada material ZnO sebagian besar telah didorong oleh biokompatibilitasnya, fabrikasi struktur nano yang mudah, dan keluarga besar nanomorfologi yang dapat dicapai [14, 15]. Di antara berbagai arsitektur nano ZnO yang berbeda, kawat nano ZnO satu dimensi (1D) (NWs) dan nanorods (NRs) telah diselidiki secara komprehensif sebagai bahan semikonduktor aktif dalam perangkat skala nano seperti transistor efek medan (FETs) [16], nanogenerator ( NGs) [17], atau sensor [12].
Idealnya, sumur ZnO stoikiometrik adalah isolator. Namun, dalam bentuk non-stoikiometrik, ia dapat berperilaku sebagai semikonduktor atau konduktor tergantung pada jumlah cacat titik asli yang dibuat dan/atau jumlah dopan yang dimasukkan. Telah ditunjukkan bahwa, dalam ZnO berstruktur nano, cacat memainkan peran sentral dalam menentukan kinerja perangkat elektronik, seperti untuk sensor [18] dan/atau nanogenerator [17, 19], dengan mengontrol kerapatan muatan bebas, waktu hidup pembawa minoritas, dan efisiensi luminesensi. Misalnya [18], telah ditunjukkan bahwa sensor UV yang sangat sensitif dapat diperoleh dengan meningkatkan jumlah cacat permukaan pada ZnO NWs. Cacat permukaan ini dapat bertindak sebagai pusat penjebak elektron bebas dan menghasilkan pembentukan lapisan penipisan permukaan. Semakin besar kedalaman daerah penipisan di permukaan NW, semakin tinggi sensitivitas UV. Di sisi lain, jumlah cacat yang terlalu besar memiliki efek merugikan pada kinerja perangkat NG [17, 19]. Oleh karena itu, kontrol sempurna atas kualitas bahan nano ZnO yang dihasilkan sangat penting untuk membangun perangkat elektronik berkinerja tinggi.
Teknik pertumbuhan bottom-up yang berbeda, termasuk pendekatan transportasi api [20,21,22,23], uap-cair-padat (VLS) [24], deposisi elektrokimia [25], dan deposisi mandi hidrotermal dan / atau kimia [16, 26,27,28,29] telah digunakan untuk sintesis 1D ZnO NWs. Namun demikian, sebagian besar teknik dibatasi oleh proses suhu tinggi yang tidak dapat ditingkatkan pada area perangkat yang besar dengan biaya yang sangat rendah, misalnya pada substrat plastik. Kebutuhan sintesis ZnO NWs yang mudah, skala industri, dan tidak bergantung substrat telah mengalami kemajuan signifikan menuju proses pertumbuhan hidrotermal [16, 17]. Pertumbuhan hidrotermal (HTG) adalah proses suhu rendah di mana bahan 1D kristal tunggal dapat diproduksi pada berbagai substrat, termasuk plastik atau bahkan serat tekstil [30]. Secara umum, ZnO NWs yang ditumbuhkan HTG menunjukkan puncak pita tingkat cacat yang intens dalam spektrum fotoemisi yang meluas dari emisi panjang gelombang warna biru ke merah tergantung pada jenis cacat pada bahan nano [31]. Dalam literatur, banyak cacat titik yang berbeda seperti kekosongan oksigen dan seng (VO dan VZn ) dan pengantara (Oi dan Zni ), antisitus (OZn dan ZnO ), dan pengotor hidrogen diidentifikasi sebagai penyebab pita emisi tingkat cacat di photoluminescence (PL) [32]. Pita PL yang terlihat terdiri dari tiga komponen Gaussian pada 2,52, 2,23, dan 2,03 eV, masing-masing diberi label sebagai IB biru , hijau IG , dan oranye IO emisi puncak [33]. Namun, bahkan setelah bertahun-tahun penyelidikan, asal usul negara cacat ini masih menjadi bahan perdebatan. Namun demikian, terlepas dari penyebab cacat pada ZnO, rasio transisi pita-ke-pita (emisi UV) dengan intensitas puncak terkait cacat dalam spektrum PL memprediksi respons optik dari bahan nano yang dihasilkan [18, 34].
Proses pertumbuhan dengan integrasi in situ ZnO NWs melalui elektroda logam tanpa lapisan benih ZnO dapat meningkatkan proses transportasi muatan melintasi antarmuka kontak logam-semikonduktor (MS) dan, akibatnya, dapat meningkatkan kinerja perangkat [35]. Amonium hidroksida (NH4 OH) telah sering digunakan untuk pertumbuhan ZnO NWs pada permukaan logam Au [35, 36]. Misalnya, dalam pekerjaan kami sebelumnya, kami menunjukkan bahwa NH4 OH dapat digunakan untuk penyetelan simultan densitas NW dan sifat listrik ZnO NWs yang ditumbuhkan pada permukaan Au tanpa biji [5]. Namun, laporan yang merinci efek penambahan NH4 OH atas respon optik dari nanomaterial ZnO yang dihasilkan pada permukaan Au jarang ditemukan dalam literatur. Dalam laporan ini, kami mempelajari respons optik bahan ZnO dengan menganalisis emisi terkait cacat dan emisi UV dalam spektrum PL dari NW yang tumbuh di NH4 yang berbeda. konsentrasi OH-. Dua puncak dominan, terlihat pada grafik PL, berpusat pada 3,24 eV (382 nm) dan 2,23 eV (556 nm), masing-masing disebut sebagai emisi ultraviolet (UV) (IUV ) dan emisi tingkat kerusakan hijau (IG ) puncak. Rasio yang diekstraksi IUV /IG memberikan indeks kualitatif dari jumlah cacat radiasi dalam nanomaterial yang dihasilkan. Efek NH4 OH selanjutnya dikonfirmasi dengan melakukan serangkaian percobaan dan karakterisasi PL lainnya. Dalam rangkaian percobaan kedua ini, kami telah menumbuhkan ZnO NWs tanpa NH4 OH dan, kemudian, melakukan perawatan pasca pertumbuhan NWs dalam larutan amonia dengan pH yang berbeda. Kami menemukan tren penurunan rasio IUV . yang serupa /IG untuk kedua seri sampel, yaitu yang tumbuh di NH yang berbeda4 Konsentrasi OH dan yang lainnya pasca pertumbuhan diperlakukan dalam NH4 OH.
Metode
ZnO NWs ditumbuhkan dengan proses pertumbuhan hidrotermal pada (100) berorientasi Si wafer. Contoh 2 × 2 cm
2
silikon kaku pertama kali dibersihkan dalam larutan piranha (1:1 H2 JADI4 dan H2 O2 ) selama 10 menit diikuti dengan celupan 2 menit dalam asam fluorida (50%) untuk menghilangkan oksida tipis yang terbentuk selama pembersihan piranha dan, terakhir, membilasnya dalam air deionisasi (DI). Langkah pembersihan ini diikuti dengan pengeringan dengan gas nitrogen, dan langkah pemanggangan terakhir dilakukan pada ~ 200 °C untuk menghilangkan kelembapan yang teradsorpsi sebelum pengendapan logam. Lapisan emas (ketebalan ~ 200 nm) kemudian diendapkan dengan teknik sputtering arus searah pada suhu kamar. Untuk meningkatkan daya rekat antara emas dan silikon, kami mendepositkan lapisan titanium (~ 100 nm) menggunakan teknik yang sama. Prekursor reaktan untuk HTG terdiri dari rasio 1:1 seng nitrat heksahidrat (Zn (NO3 )2 6H2 O, 98% Sigma Aldrich) dan hexamethylenetetramine (HMTA, Sigma Aldrich). Selama pertumbuhan, substrat direndam menghadap ke bawah dalam cangkir teflon, disegel di dalam reaktor autoklaf stainless steel dan ditempatkan dalam oven konveksi yang dipanaskan pada 85 °C selama 15 jam. Autoclave dikeluarkan dari oven dan didinginkan secara alami. Substrat kemudian dibilas secara menyeluruh dengan air DI yang mengalir dan dikeringkan dalam N2 aliran gas. Dalam percobaan, konsentrasi NH4 OH bervariasi dari 0 hingga 50 mM. Sistem mikroskop elektron pemindaian (SEM) Hitachi S-4150 digunakan untuk karakterisasi morfologi ZnO NWs. Untuk menindaklanjuti respons optik dari NW yang diperoleh dengan NH yang berbeda4 konsentrasi OH, pengukuran photoluminescence (PL) dilakukan; pada suhu kamar (RT), dengan memompa 1,5 mW, garis 325 nm laser He−Cd dipotong melalui modulator akustik-optik pada frekuensi 55 Hz. Rincian eksperimental lebih lanjut untuk pengukuran PL dapat ditemukan di Ref [33].
Hasil dan Diskusi
Untuk melaksanakan penelitian ini, ZnO NW ditumbuhkan menggunakan proses HTG dengan NH4 yang berbeda Konsentrasi OH pada 85 °C. Parameter proses pertumbuhan disebutkan dalam Tabel 1, dan detail pertumbuhan lebih lanjut dapat ditemukan di Ref. Boubenia dkk. [5]. Hasil pertumbuhan yang diperoleh dengan memvariasikan NH4 Konsentrasi OH (dari 0 hingga 50 mM dengan langkah 10 mM) dalam larutan pertumbuhan disajikan pada Gambar 1a–f; menunjukkan gambar SEM penampang dan tampilan atas khas yang diperoleh dari sampel ZnO NW. Perubahan densitas NW lebih dari dua kali lipat diperoleh dengan penambahan NH4 OH dalam larutan pertumbuhan. Mekanisme di balik variasi kerapatan NW dengan NH4 Penambahan OH dapat ditemukan di Boubenia et al. [5], di mana penulis berhipotesis bahwa jumlah amonium hidroksida memiliki efek langsung terhadap konsentrasi kompleks Zn(II) yang sangat mempengaruhi kelarutan Zn dalam larutan. Akibatnya, supersaturasi larutan pertumbuhan dapat dikontrol dan jumlah inti di atas substrat. Selain itu, seiring dengan kepadatan, rasio aspek (AR) dari struktur nano sangat menentukan/mengkondisikan penerapannya dalam elektronik fleksibel di mana rasio permukaan terhadap volume yang tinggi diperlukan untuk meningkatkan penyerapan regangan. Selain itu, jumlah status cacat permukaan berbanding lurus dengan AR dari NWs yang memiliki dampak langsung terhadap respons optik bahan nano. Oleh karena itu, variasi dalam AR NW, dengan meningkatnya NH4 Konsentrasi OH, juga dihitung menggunakan gambar SEM. Gambar 1g menunjukkan grafik yang menggambarkan tren densitas dan variasi AR dengan penambahan NH4 OH dalam larutan pertumbuhan. Dapat dilihat, dengan menggunakan Gbr. 1g, bahwa, sebagai NH4 Konsentrasi OH meningkat, baik densitas NW dan AR meningkat hingga nilai jenuh pada konsentrasi amonium hidroksida 40 mM. Pengukuran spektroskopi Raman suhu kamar, dilakukan pada ZnO NW yang ditumbuhkan dengan NH yang berbeda4 Konsentrasi OH, konfirmasikan struktur kristal wurtzite dari nanomaterial yang dihasilkan (File tambahan 1:Gambar S1) [5].
Gambar SEM dari NW yang ditanam untuk konsentrasi amonia yang berbeda. a 0 mM, b 10 mM, c 20 mM, d 30 mM, e 40 mM, dan f 50 mM. Sisipan di setiap panel (a –e ) menunjukkan gambar SEM tampilan atas yang diperoleh dari sampel yang sama. Bilah skala di sisipan adalah 500 nm. g Variasi kepadatan dan rasio aspek NWs dengan perubahan NH4 konsentrasi OH
Gambar 2a menunjukkan spektrum PL yang diukur pada RT untuk NW yang ditumbuhkan dengan berbagai konsentrasi amonium hidroksida. Spektrum PL dari ZnO NWs menampilkan dua pita emisi:emisi cahaya near-band-edge (NBE) dan emisi tingkat dalam yang luas (terlihat). Energi eksitasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah 3,81 eV yang memastikan populasi pembawa dari pita konduksi minimum. Puncak emisi UV yang kuat dan sempit, berpusat pada 3,24 eV untuk semua kasus, hasil dari penggabungan berbagai emisi terkait eksiton di dekat tepi pita, termasuk rekombinasi eksiton bebas dan replika fonon optik longitudinal (LO), [37] transisi akseptor bebas-netral, [38] dan rekombinasi pasangan donor-akseptor [39], tergantung pada konfigurasi kisi lokal dan adanya cacat [40,41,42]. Dari Gbr. 2a, kita juga dapat mengamati tingkat emisi tampak luas yang meluas dari panjang gelombang warna hijau ke oranye. Kehadiran puncak emisi terlihat luas dapat dijelaskan dengan hipotesis adanya beberapa cacat dan / atau kompleks cacat yang dominan hadir pada permukaan struktur nano ZnO [34, 43]. Namun, terlepas dari sejumlah laporan tentang keberadaan emisi yang terlihat dalam spektrum PL ZnO, tidak ada konsensus yang jelas dalam literatur tentang posisi puncak di wilayah yang terlihat atau asalnya. Perlu juga diperhatikan bahwa, karena besarnya variasi dalam kepadatan dan rasio aspek dari sampel ke sampel (Gbr. 1g), sulit untuk menyelidiki jumlah material yang sama untuk sampel yang berbeda. Oleh karena itu, kami tidak dapat secara langsung membandingkan intensitas emisi untuk sampel-sampel ini. Namun demikian, rasio besarnya intensitas puncak emisi UV sehubungan dengan intensitas puncak terkait cacat, dalam spektrum PL, memprediksi respons optik dari bahan nano yang dihasilkan. Semua spektrum tampak dapat berhasil dipasang oleh tiga keadaan pendaran tampak yang berhubungan dengan cacat, yaitu biru, hijau, dan oranye. Misalnya, Gbr. 2b memplot kecocokan Gaussian dari 40 mM NH4 Sampel OH untuk keadaan biru, hijau, dan oranye, yang diwarnai sesuai untuk menekankan perbedaan relatifnya. Perlu diperhatikan di sini, meskipun intensitas PL untuk UV dan puncak emisi tampak bervariasi karena perbedaan massa yang dihasilkan untuk NH4 yang bervariasi. OH dalam larutan, persentase kontribusi untuk keadaan biru, hijau, dan oranye tetap sama. Pada Gambar. 2b, persentase kontribusi setiap status cacat, untuk sampel 40 mM, disajikan, yang menunjukkan kontribusi utama emisi yang terlihat terkait dengan status cacat hijau. Oleh karena itu, untuk menindaklanjuti respon optik dari nanomaterial yang dihasilkan, perlu dilakukan perbandingan rasio intensitas emisi UV (IUV ) ke status cacat hijau (IG ), yang tampaknya memiliki kontribusi persentase tertinggi dalam spektrum tampak.
Hasil pengukuran PL. a Spektrum PL dari ZnO NWs tumbuh di bawah konsentrasi amonium hidroksida yang berbeda. b Gaussian terdekonvolusi untuk sampel 40 mM ke status emisi biru, hijau, dan oranye dan kontribusi persentasenya dalam emisi yang terlihat. c Rasio intensitas puncak emisi UV dan hijau sebagai fungsi NH4 konsentrasi OH
Gambar 2c memplot IUV . yang diekstraksi /IG rasio untuk setiap kasus NWs tumbuh dengan konsentrasi amonia yang berbeda, sedangkan Tabel 2 menyajikan nilai yang diekstraksi. Dapat dilihat, dengan menggunakan Gbr. 2c, bahwa IUV /IG rasio menurun dengan lancar setelah 20 mM NH4 OH dalam larutan pertumbuhan. Misalnya, IUV /IG nilai untuk amonia 40 mM tiga kali lebih rendah daripada nilai sampel “tanpa amonia”, yang menunjukkan peningkatan status cacat yang terlihat dengan penambahan amonia. Secara dominan, ada dua kemungkinan alasan untuk peningkatan eksperimental yang diamati dari keadaan cacat tingkat yang terlihat:(i) peningkatan rasio aspek dan (ii) peningkatan kebasaan larutan dengan penambahan amonium hidroksida. Mempertimbangkan poin pertama, rasio aspek dapat sangat mempengaruhi intensitas emisi tingkat yang terlihat. Misalnya, Djurisic et al. melakukan analisis PL mendalam pada struktur nano ZnO dan menyimpulkan bahwa pendaran hijau dalam spektrum PL ZnO mungkin berasal dari beberapa cacat non-paramagnetik atau kompleks cacat dan sebagian besar berasal dari cacat permukaan [34]. Dapat dilihat dari Gambar 1g bahwa ada peningkatan tajam pada aspek rasio (L /d ) di atas 20 mM NH4 Penambahan OH, dimana L dan d adalah panjang dan diameter NW, masing-masing. AR yang besar menandakan peningkatan yang cukup besar dari rasio permukaan terhadap volume, yang mengarah pada peningkatan emisi tingkat cacat. Peningkatan serupa dari emisi tingkat cacat dengan peningkatan AR telah dilaporkan dalam Ref. [44] menyebabkan penurunan IUV /Sayaberhadapan perbandingan. Namun, penulis tidak yakin bahwa peningkatan AR dapat menjadi satu-satunya alasan peningkatan intensitas emisi cacat yang diamati. Mereka lebih lanjut menunjukkan bahwa hasil yang diperoleh bisa sangat sensitif terhadap kondisi eksperimental seperti kepadatan eksitasi dan area radiasi [44].
Alasan lain yang mungkin untuk peningkatan yang diamati dalam status cacat di NW mungkin adalah penambahan NH4 OH sendiri. Chen dkk. telah menunjukkan bahwa berbagai cacat dapat diinduksi pada ZnO NW yang tumbuh secara hidrotermal (menggunakan lapisan benih ZnO) dengan penambahan NH3 molekul selama tahap pertumbuhan [45]. Meskipun penambahan NH4 OH tidak penting untuk pertumbuhan ZnO NWs menggunakan lapisan benih ZnO, untuk pertumbuhan tanpa biji ZnO NWs pada permukaan Au, penambahan NH4 OH memainkan peran kunci dalam mengendalikan jumlah situs nukleasi pada permukaan Au. Misalnya, Alenezi dkk. menjelaskan variasi densitas ZnO NW pada permukaan Au telanjang dengan menyatakan bahwa tanpa NH4 OH, terutama Zn
2+
ion tersedia, sementara menggunakan amonium hidroksida terbatas yang secara signifikan menurunkan laju nukleasi homogen dan mendorong nukleasi heterogen. Pengamatan serupa dilaporkan oleh Boubenia et al. [5], di mana lebih dari dua orde kerapatan NW dapat divariasikan dengan kontrol NH4 yang cermat konsentrasi OH dalam larutan pertumbuhan. Penulis selanjutnya mengklaim peningkatan kepadatan pembawa muatan gratis sementara mobilitas efek medan menurun karena NH4 Konsentrasi OH meningkat, mengisyaratkan terciptanya cacat titik ekstra dengan penambahan NH4 OH dalam larutan pertumbuhan. Namun, tidak ada data PL yang ditampilkan untuk mengkonfirmasi hasil kelistrikan yang dilaporkan. Hasil PL yang ditunjukkan pada Gambar 2 sepenuhnya sesuai dengan hasil listrik yang dilaporkan oleh Boubenia et al. [5], sebagaimana disebutkan dalam Tabel 2, di mana kerapatan muatan gratis meningkat dari 4,3 × 10
16
ke 2 × 10
17
cm
− 3
sebagai NH4 Konsentrasi OH meningkat dari 0 menjadi 40 mM dalam larutan pertumbuhan. Oleh karena itu, kita dapat berhipotesis bahwa penambahan NH4 OH dalam larutan pertumbuhan menciptakan cacat titik ekstra pada ZnO NWs. Namun demikian, untuk mengkonfirmasi hipotesis ini, kami melakukan serangkaian percobaan lain di mana ZnO NWs tumbuh, tanpa penambahan NH4 OH, diperlakukan dalam larutan dengan kebasaan yang meningkat. Detail eksperimen perawatan pasca-pertumbuhan diberikan pada Tabel 3.
Hasil eksperimen yang diperoleh untuk perawatan pasca-pertumbuhan NWs dalam larutan amonia ditunjukkan pada Gambar. 3 dan 4. Gambar 3 menunjukkan gambar SEM yang sesuai dari sampel yang diperlakukan dalam NH4 yang berbeda konsentrasi OH-. Dapat dilihat, dari kumpulan data saat ini, bahwa permukaan NW mulai lebih kasar dengan meningkatnya NH4 Konsentrasi OH, bahkan mengarah pada pembentukan nano-bukit di permukaan kutub ZnO NWs untuk sampel yang diberi perlakuan 100 dan 200 mM. Kasus terburuk dapat dilihat untuk sampel yang diberi 100 dan 200 mM NH4 OH, di mana beberapa NW tampaknya telah pecah dari dasar dan terletak horizontal di atas substrat. Ketika semakin meningkatkan molaritas NH4 Larutan OH, lebih dari 90% NW rusak (data tidak ditampilkan).
Gambar SEM diperoleh dari ZnO NW yang tumbuh (murni) dan NW yang dirawat pasca-pertumbuhan di NH yang berbeda4 konsentrasi OH
a Spektrum PL dari ZnO NWs yang diolah dalam larutan dengan berbagai konsentrasi amonium hidroksida. b Rasio intensitas puncak emisi UV dan hijau sebagai fungsi NH4 Konsentrasi OH, seperti yang diekstraksi dari a
Data PL yang dihasilkan dari sampel yang diberi perlakuan pasca-pertumbuhan ditunjukkan pada Gambar 4. Gambar 4a menunjukkan spektrum PL yang diukur pada RT untuk NW yang diperlakukan dengan berbagai konsentrasi amonium hidroksida, sedangkan IUV yang diekstraksi /IG plot ditunjukkan pada Gambar. 4b. Perlu diperhatikan bahwa posisi puncak untuk emisi UV dan tampak tidak berubah setelah NH4 Perlakuan OH, menunjukkan bahwa tidak ada cacat titik ekstra dengan tingkat energi yang berbeda yang terbentuk selama NH4 pengobatan OH. Pengurangan terus menerus dalam intensitas PL puncak emisi UV, dengan peningkatan NH4 Konsentrasi OH, jelas menunjukkan penghapusan nanomaterial ZnO karena etsa lambat dari NWs dalam medium dasar [46]. Selain itu, menarik untuk diperhatikan, dari Gbr. 4b, penurunan IUV yang jelas dan tajam /IG rasio, karena NW diperlakukan dalam NH4 larutan OH. Penting untuk disebutkan di sini bahwa, untuk penelitian ini, kondisi eksperimental seperti kerapatan eksitasi, area radiasi, massa awal bahan nano ZnO, dll. adalah tetap. Oleh karena itu, IUV . yang diamati /IG tren rasio dapat sepenuhnya terkait dengan efek yang diperkenalkan oleh penambahan NH4 OH dan tidak untuk perubahan kondisi percobaan [47]. Hasil eksperimen yang diperoleh jelas mendukung hipotesis yang dibuat pada bagian sebelumnya untuk pembuatan cacat titik ekstra dengan penambahan NH4 OH dalam larutan pertumbuhan. Kami percaya bahwa peningkatan kebasaan larutan pertumbuhan dengan penambahan NH4 OH dapat secara perlahan menurunkan respons optik NWs dengan mengetsa permukaannya secara perlahan, yang meningkatkan tingkat cacat titik pada ZnO NWs.
Kesimpulan
Singkatnya, kami mendemonstrasikan proses bottom-up yang lancar, berbiaya rendah, dan dapat diskalakan untuk pertumbuhan ZnO NWs tanpa biji pada permukaan logam Au. Dengan penambahan amonium hidroksida secara hati-hati dalam larutan pertumbuhan, kerapatan ZnO NW dapat dikontrol pada dua orde besarnya. Akibat penambahan NH4 OH atas respons optik dari NW yang diperoleh dipelajari menggunakan teknik fotoluminesensi. Spektrum emisi tampak, untuk setiap NH4 Konsentrasi OH, berhasil didekonvolusi ke keadaan cacat biru, hijau, dan oranye. Selanjutnya, persentase kontribusi dari masing-masing negara cacat juga disajikan, menunjukkan kontribusi utama emisi terlihat berasal dari negara cacat hijau. Oleh karena itu, untuk menindaklanjuti respon optik dari nanomaterial yang dihasilkan, kami membandingkan rasio intensitas emisi UV (IUV ) ke status cacat hijau (IG ). Diamati bahwa IUV /IG rasio menurun tajam setelah penambahan 20 mM NH4 OH, mengisyaratkan terciptanya cacat titik ekstra dengan penambahan NH4 OH dalam larutan pertumbuhan. Hasil eksperimen didukung dengan baik oleh data literatur tentang peningkatan kerapatan muatan bebas dengan NH4 penambahan OH. Namun demikian, hipotesis yang diajukan dikonfirmasi lebih lanjut dengan melakukan serangkaian percobaan lain di mana ZnO NWs tumbuh, tanpa penambahan NH4 OH, diperlakukan dalam larutan dengan kebasaan yang meningkat. Penurunan IUV . yang jelas dan tajam /IG rasio, karena NW diperlakukan di NH4 larutan OH, menunjukkan adanya peningkatan kebasaan larutan penumbuh dengan penambahan NH4 OH perlahan dapat menurunkan respons optik NWs dengan mengetsa permukaannya yang meningkatkan tingkat cacat titik pada ZnO NWs. Penelitian ini penting untuk mengontrol respons optik ZnO NWs yang dapat langsung ditumbuhkan pada elektroda Au logam untuk aplikasi elektronik dan optoelektronik.
