بررسی گسیل میدانی نانو لوله های طبقه ای CNT-TiO2 تحت تابش نور

عبدی, یاسر; عرب بافرانی, حمیدرضا; ساریخانی, علی; قاسمی, مسعود

doi:10.22055/jrmbs.2019.14590

بررسی گسیل میدانی نانو لوله های طبقه ای CNT-TiO2 تحت تابش نور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

¹ عضو هیأت علمی دانشگاه تهران

² دانشکده فیزیک دانشگاه تهران

10.22055/jrmbs.2019.14590

چکیده

امروزه چشمه های الکترونی بر پایه ی گسیل میدانی ، نقش قابل توجهی در بخش های مختلف زندگی ما ایفا می کنند. از جمله مهمترین کاربرد های گسیل میدانی می توان به میکروسکوپ های الکترونی، نمایشگر های گسیل میدانی و سلول های خورشیدی اشاره کرد. نانولوله ها به عنوان گسیلنده ی الکترونی، در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. در این میان، نانولوله های کربنی به علت دارا بودن بدنه ی رسانا، به عنوان یکی از بهترین گسیلنده های میدانی شناخته می شوند. همچنین نانولوله های دی اکسید تیتانیوم به دلیل خاصیت اکسیدی و نیز قابلیت رشد بر روی زیر لایه ی رسانا، از جمله گسیلنده های خوب میدانی هستند. هدف این پژوهش، یافتن ساختاری با گسیل میدانی بالا، به کمک بررسی گسیل میدانی حاصل از ساختار های نانولوله دی اکسید تیتانیوم، نانوساختار های متشکل از نانولوله های دی اکسید تیتانیوم و نانو لوله های کربنی و نهایتاً این نانو ساختار های دو طبقه تحت تابش نور می باشد. در این پژوهش، مشاهده شد که ساختارهای دو طبقه ای گسیل الکترونی به مراتب بیشتری نسبت به ساختارهای معمولی داشتند و همچنین شاهد افزایش چشمگیر گسیل میدانی برای نانو ساختار دو طبقه ای تحت تابش نور بودیم.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of the field emission from layered CNT/TiO2 nanotubes under the light exposure

نویسندگان [English]

Yaser Abdi ¹
Hamidreza Arab Bafrani ²
Ali sarikhani ²
Masud GHasemi ²

¹ y.abdi@ut.ac.ir

² Department of Physics, University of Tehran

چکیده [English]

Nowadays, electron sources based on field emitters have an important role in our life. For example, utilizing the field emitters in electron microscopes, field emission displays, and solar cells are the main application of the field emission. In recent years carbon naotubes (CNTs) have been considered as a good electron emitter because of their unique electron conductivity. Also, TiO2 nanotubes as a metal oxide semiconductor with capability to grow on a conductive substrate can be a promising candidate for electron emitter. In this study, we have focused on investigating the field emission characteristics of the bare TiO2 nanotubes and CNT coated TiO2 nanotubes to achieve a high current electron emitter. In this study, we have shown that the layered nanostructures have a significantly higher electron emission comparing to the bare TiO2 nanotubes. Also, the emission current from these nanostructures changes udder the light exposure.

کلیدواژه‌ها [English]

TiO2 nanotubes
Carbon nanotubes
Electron emission

مراجع

[1] Y. Chen, D.T. Shaw, Field emission of different oriented carbon nanotubes, Applied Physics Letters, 76 (2000) 2469-2472.

[2] V. Zwilling, E. Darque‐Ceretti, A. Boutry‐Forveille, D. David, M.Y. Perrin, M. Aucouturier, Structure and Physicochemistry of Anodic Oxide Films on Titanium and TA6V Alloy, Surface and interface analysis, 27 (1999) 629-637.

[3] X. Xu, C. Tang, H. Zeng, T. Zhai, S. Zhang,; H. Zhao, Y. Bando, D. Golberg, Structural Transformation, Photocatalytic and Field-Emission Properties of Ridged TiO₂Nanotubes, Applied Materials & Interfaces, 3 (2011) 1352–1358.

[4] F. Diederich, Y. Rubin, Synthetic Approaches toward Molecular and Polymeric Carbon Allotropes, Angewandte Chemie International Edition, 31(1992) 1101-1123.

[5] R. Basuand, G.S. Iannacchione, High-resolution dielectric spectroscopy and electric-field dependence of carbon allotropes including multiwall and single-wall nanotubes, Applied physics letters, 92 (2008) 052906-9 .

[6] D. Gong, C.A. Grimes, Titanium oxide nanotube arrays prepared by anodic oxidation, Journal of Materials Research, 16 (2001) 3331-3334.

[7] I. Sumio, Helical microtubules of graphitic carbon, Nature, 354 (1991) 56–58.

[8] J. Wang, Carbon-Nanotube Based Electrochemical Biosensors: A Review, Electroanalysis, 17 (2005) 7-14.

[9] P. Prakash, K.M. Sundaram, M.A. Bennet, A review on carbon nanotube field effect transistors (CNTFETs) for ultra-low power applications, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 89 (2018) 194-203.

[10] K.T. Dembele, R. Nechache, L. Nikolova, A. Vomiero, C. Santato, S. Licoccia, Rosei Effect of multi-walled carbon nanotubes on the stability of dye sensitized solar cells, Journal of Power Sources, 233 (2013) 93-97.

[11] J. Prasek, J. Drbohlavova, J. Chomoucka, J. Hubalek, O. Jasek, V. Adam, R. Kizek, Methods for carbon nanotubes synthesis:review, Journal of Materials Chemistry, 21 (2011) 15872-15884.

[12] Y. Abdi, J. Koohsorkhi, J. Derakhshandeh, S. Mohajerzadeh, H. Hoseinzadegan, M.D. Robertson, J.C. Bennett, X. Wu, H.Radamson, PECVD-grown carbon nanotubes on silicon substrates with a nickel-seeded tip-growth structure, Materials Science and Engineering C, 26 (2006)1219–1223.

[13] P. Brown, K. Takechi, P.V. Kamat, Single-Walled Carbon Nanotube Scaffolds for Dye-Sensitized Solar Cells, Journal of Physical Chemistry C 112 (2008) 4776-4782.

[14] K.M. Lee, C.W. Hu, H.W. Chen, K.C. Ho, Incorporating carbon nanotube in a low-temperature fabrication process for dye-sensitized TiO₂ solar cells, Solar Energy Materials & Solar Cells, 92 (2008) 1628–1633.

[15] C.Y. Yen, Y.F. Lin, S.H. Liao, C.C. Weng, C.C. Huang, Y.H. Hsiao, C.M. Ma, M.C. Chang, H. Shao, M.C. Tsai, Preparation and properties of a carbon nanotube-based nanocomposite photoanode for dye-sensitized solar cells, Nanotechnology, 19 (2008) 375305-9.

[16] P. Yaghoobi, M. Vahdani Moghaddam, A. Nojeh, Heat trap: light-induced localized heating and thermionic electron emission from carbon nanotube arrays, Solid State Communications, 151(2011) 1105-1108.

[17] M. Monshipouri, Y. Abdi, S. Darbari, Realization of low power-laser induced thermionic emission from Ag nanoparticle decorated CNT forest: A consequence of surface plasmon resonance, Applied physics letters, 109 (2016) 203105-8.