خواص فوتولومینسانس و EPR نانوذرات CdS دوپ شده با Mn و سنتز شده به روش هم رسوبی

EPR and photoluminescence properties of Mn2+ doped CdS nanoparticles synthesized via co-precipitation method

چکیده

خواص فوتولومینسانس (PL) نانوذرات CdS دوپ شده با (Mn (Mn: CdS با استفاده از پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، اشعه ماوراء بنفش (UV-vis)، رامان و طیف سنجی رزونانس پارامغناطیس الکترونی (EPR) مورد بررسی قرار گرفت. تجزیه و تحلیل XRD نشان می دهد که ذرات نانوساختار و با اندازه کریستالیت متوسط ۲-۴ نانومتر هستند. صفحات (۱۱۰)، (۱۰۳) و (۱۱۲) در الگوی XRD نانوذرات Mn: CdS ساختار کریستالی wurtzite را مشخص می کند. شدت صفحه (۱۰۲) با افزایش غلظت دوپانت Mn افزایش می یابد.

طیف جذبی UV-vis وجود شیفت آبی در نانوذرات نسبت به CdS بالک را نشان می دهد. انرژی گاف نواری نانوذرات دوپ شده با Mn در درصدهای (۰، ۰.۳۵، ۰.۷۰ و ۱.۳۵٪) مربوط به لبه جذبی به ترتیب مقادیر ۵.۲۹، ۵.۲۸، ۵.۲۵ و ۵.۲۱ eV هستند. شدت لومینسانس با تغییر غلظت Mn در CdS تغییر می کند. طیف رامان نشان می دهد که حالت فونون نوری (۱LO) و همچنین حالت دوم فونون نوری (۲LO) در مقایسه با CdS بالک، به سمت نور آبی شیفت پیدا می کند. نسبت شدت حالتهای ۲LO به ۱LO با افزایش غلظت Mn اندکی کاهش می یابد. EPR نشان دهنده وجود Mn با ساختارهای موضعی مختلف در نانوذرات CdS است. مقادیر فاکتور تقسیم اسپکتروسکوپی (g) و ثابت برهم کنش فراریزدانگی (hyperfine) (A) به دلیل افزایش غلظت Mn در CdS کاهش می یابد.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

The structural properties of Mn doped CdS (Mn:CdS) nanoparticles (NPs) are studied using X-ray diffraction (XRD), Transmission electron microscopy (TEM), Ultraviolet–visible (UV–vis), Photoluminescence (PL), Raman and Electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy. XRD analysis shows the nanostructure with 2–۴ nm of average crystallite size. The planes (110), (103) and (112) in XRD pattern distinguish the wurtzite structure of the Mn:CdS NPs. The intensity of the plane (102) increases as the doping concentration of Mn2+ increases.

UV–vis absorption spectra show blue shift as compared to bulk CdS. The optical band gap energy of Mn2+ (0, 0.35, 0.70 and 1.35 at.%) doped CdS NPs corresponding to absorption edge are found to be 5.29, 5.28, 5.25 and 5.21 eV, respectively. The intensity of luminescence is changing with the concentration of Mn2+ doped in CdS NPs. Raman spectra show blue shift in fundamental optical phonon mode (1LO) as well as second optical phonon mode (2LO) as compared to bulk CdS. The intensity ratio of the 2LO to 1LO modes slightly decreases as Mn2+ concentration increases. EPR shows the existence of Mn2+ with different local structures in CdS nanoparticles. The values of spectroscopic splitting factor (g) and hyperfine interaction constant (A) decrease as Mn2+ concentration increases in CdS NPs.