ساخت لایه‌های نازک ترکیبی (MoO3)1-x(V2O5)x به روش لایه‌نشانی لیزر پالسی و بررسی خواص چندگانه‌ی رنگزایی

STUDENT

DEGREE

YEAR

Nanostructured thin films of (MoO 3 ) 1- x (V 2 O 5 ) x ( x =0, 0.09, 0.17, 0.23, 0.29) were prepared by pulsed laser deposition (PLD) technique at 100 mTorr O 2 on glass and ITO substrates. Deposited films were annealed at 500 ?C for 4 hours in air.Structural, Morphological, optical and electrochemical properties were investigated using XRD, FE-SEM, UV-Vis spectroscopy and electrochemical analysis. XRD confirmed an amorphous to structural transformation up on annealing. Optical transmission of samples was changes after exposure to different agents including dilute hydrogen gas, UV light irradiation and heating. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in 1 M LiClO 4 /PC revealed that Li + insertion/extraction and the coloration depends on x .

در این پژوهش سعی شده است تا با استفاده از روش لایه نشانی لیزر پالسی، لایه های نازک ترکیبی اکسید وانادیوم و اکسید مولیبدن با فرمول شیمیایی (MoO 3 ) 1-x (V 2 O 5 ) x را تهیه و خواص رنگزایی آن از قبیل فوتوکرومیک [1] ، الکتروکرومیک [2] ، گازوکرومیک [3] و ترموکرومیک [4] مورد بررسی قرار گیرند. در ابتدای این پروژه پودر های خالص اکسید وانادیوم(V 2 O 5 ) و اکسید مولیبدن(MoO 3 ) با نسبت های وزنی مشخص به صورتی که اکسید مولیبدن پایه و اکسید وانادیوم آلایش بوده، ترکیب کردیم. با استفاده از روش لایه نشانی لیزر پالسی [5] و روی زیر لایه های شیشه و ITO تحت فشار جزئی اکسیژن و در دمای اتاق لایه نشانی شد. خواص ساختاری، شیمیایی، الکترو شیمیایی ونوری لایه های نازک با استفاده از آنالیزهای پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ روبشی الکترونی گسیل میدانی (FE-SEM)، اسپکتروسکوپی فوتوالکترون اشعه ایکس (XPS)، پتانسیو استات (Potentiostat) و طیف سنجی UV/Vis مشخصه یابی شدند. XRD ساختار بلوری بهتری را برای لایه های لایه نشانی شده بعد از عملیات حرارتی نشان می دهند. تصاویر FE-SEM نیز حاکی از حضور ساختاری متخلخل با ذراتی در ابعاد چند ده نانومتر می باشند. نتایج حاصل از XPS نشان می دهند که با افزایش میزان اکسید وانادیوم در ساختار به تدریج ظرفیت های مختلف وانادیوم در ساختار ایجاد می شوند که همین موضوع باعث بروز رفتار های مختلف کروموژنیک می تواند باشد. برای بررسی ساختار بلوری لایه های نازک و پس از عملیات حرارتی در دمای °C 500 به مدت 4 ساعت با استفاده از XRD تشکیل ساختار مونوکلینیک برای اکسید وانادیوم و اورتورمبیک برای اکسید مولیبدن تأیید شد. قسمت اصلی از این پروژه به بررسی خواص رنگزایی این ترکیبات از قبیل فوتوکرومیک، الکتروکرومیک ،گازوکرومیک و ترموکرومیک مربوط می شود. بدین منظور هرکدام از این شرایط را به طور جداگانه ایجاد کردیم و میزان رنگی شدن آن ها مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور به ترتیب با استفاده از محفظه لامپ UV، دستگاه پتانسیو استات و همچنین محفظه اعمال گاز هیدروژن و یک گرمکن این شرایط را برای خواص مذکور مهیا کردیم و طیف سنجی UV/Vis این امکان را مهیا ساخت تا هر گونه تغییری در شدت عبور این لایه ها را مشاهده کنیم. علاوه بر این با استفاده از دستگاه پتانسیو استات و شبیه ساز نرم افزار دستگاه IVIUM خواص الکتروشیمیایی این لایه ها را بررسی کردیم و مشاهده شد که آلایش 09/0x= کمترین مقاومت را نسبت به ترکیبات دیگر در مقابل گرفتن و کنده شدن یون از خود نشان می دهد. اطلاعات به دست آمده از آنالیز طیف سنجی UV/Vis نشان دادند که برای خواص ترموکرومیک و گازوکرومیک بهبودی در تغییرات رنگی شدن به دست آمده است ولی برای خواص فوتوکرومیک و الکتروکرومیک نمونه های بدون وانادیوم اکساید شدت تغییرات رنگی شدن بهتری را از خود نشان داده اند. [1] Photochromic [2] Electrochromic [3] Gasochromic [4] Thermochromic [5] Pulsed Laser Deposition (PLD)