СИНТЕЗ И ХАРАКТЕРИСТИКА НАНОПРОВОЛОК ZnS

Создание нанопористого слоя диоксида кремния в структуре a-SiO₂/Si-n было проведено облучением ионами ксенона на циклотроне, а затем химическое травлением водным раствором фтороводорода с добавлением палладия. Нанопоры в форме усеченных конусов имели диаметры от 486 до 509 нм. Далее нанопроволоки ZnS синтезированы методом электрохимического осаждения (ЭХО), в зависимости от напряжения на электродах электролитической ячейки и в результате получены нанопроволоки сульфида цинка с кубической структурой и пространственной группой симметрии F-43m (216).  Для образца характерны плоскости (111), (200), (220), (331) (311) соответственно, что хорошо согласуется с кубической фазой ZnS. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) ZnS показала, что образовался полупроводник n-типа проводимости. Измерения спектров фотолюминесценции (ФЛ) ZnS регистрировали на спектрофлуориметре CM 2203. Спектры ФЛ регистрировались в диапазоне от 250 нм до 450 нм при комнатной температуре. Спектры ФЛ осажденных преципитатов обнаруживает эмиссию в широком УФ-видимом диапазоне спектров. Видно, что спектры люминесценции имеют достаточно сложные компоненты и могут быть разделены на пять гауссовых кривых. Как видно спектр ФЛ осажденного ZnS состоит из полос при 3.15 эВ, 3.3 эВ, 3.4 эВ, 3.55 эВ и 3.73 эВ. Также анализ спектров энергодисперсионный анализ показал, что нанопроволоки ZnS состоят из Zn-42,5% и S-57,5%.

1. Fang X., Wu L., Hu L. ZnS nanostructure arrays: a developing material star // Advanced Materials. – 2011. – Vol. 23. – No. 5. – P. 585–598.

2. Bol, A. A., Ferwerda, J., Bergwerff, J. A., & Meijerink, A. Luminescence of nanocrystalline ZnS: Cu2+ // Journal of Luminescence. – 2002. – Vol. 99. – No. 4. – P. 325–334.

3. Peng, H., Liuyang, B., Lingjie, Y., Jinlin, L., Fangli, Y., & Yunfa, C. Shape-controlled synthesis of ZnS nanostructures: a simple and rapid method for one-dimensional materials by plasma // Nanoscale research letters. – 2009. – Vol. 4. – P. 1047–1053.

4. Chen H., Shi D., Qi J., Jia J., & Wang B. The stability and electronic properties of wurtzite and zinc-blende ZnS nanowires // Physics Letters A. – 2009. – Vol. 373. – No. 3. – P. 371–375.

5. Tran T.K., Park W., Tong W., Kyi M.M., Wagner B.K., & Summers C. J. Photoluminescence properties of ZnS epilayers // Journal of applied physics. – 1997. – Vol. 81. – No. 6. – P. 2803–2809.

6. Sadovnikov S. I. Synthesis, properties and applications of semiconductor nanostructured zinc sulfide // Russian Chemical Reviews. – 2019. – Vol. 88. – No. 6. – P. 571.

7. Joo J., Na H. B., Yu T., Yu J. H., Kim Y. W., Wu F., & Hyeon T. Generalized and facile synthesis of semiconducting metal sulfide nanocrystals // Journal of the American Chemical Society. – 2003. – Vol. 126. – No. 36. – P. 11100–11105.

8. Zhao Y., Zhang Y., Zhu H., Hadjipanayis G. C., & Xiao J. Q. Low-temperature synthesis of hexagonal (wurtzite) ZnS nanocrystals // Journal of the American Chemical Society. – 2004. – Vol. 126. – No. 22. – P. 6874–6875.

9. Li L. S., Pradhan N., Wang Y., & Peng X. High quality ZnSe and ZnS nanocrystals formed by activating zinc carboxylate precursors // Nano letters. – 2004. – Vol. 4. – No. 11. – P. 2261–2264.

10. Li L., Daou T. J., Texier I., Kim Chi T. T., Liem N. Q., & Reiss P. Highly luminescent CuInS2/ZnS core/shell nanocrystals: cadmium-free quantum dots for in vivo imaging // Chemistry of Materials. – 2009. – Vol. 21. – No. 12. – P. 2422–2429.

11. Yang Y., Chen O., Angerhofer A., & Cao Y. C.Radial‐position‐controlled doping of CdS/ZnS core/shell nanocrystals: surface effects and position‐dependent properties // Chemistry–A European Journal. – 2009. – Vol. 15. – No. 13. – P. 3186–3197.

12. Steckel J. S., Zimmer J. P., Coe‐Sullivan S., Stott N. E., Bulović V., & Bawendi M. G. Blue luminescence from (CdS) ZnS core–shell nanocrystals // Angewandte Chemie. – 2004. – Vol. 116. – No. 16. – P. 2206–2210.

13. Zhou H., Fan T., Zhang D., Guo Q., & Ogawa H. Novel bacteria-templated sonochemical route for the in situ one-step synthesis of ZnS hollow nanostructures // Chemistry of Materials. – 2007. – Vol. 19. – No. 9. – P. 2144–2146.

14. Liu H., Ni Y., Han M., Liu Q., Xu Z., Hong J., & Ma X. A facile template-free route for synthesis of hollow hexagonal ZnS nano-and submicro-spheres // Nanotechnology. – 2005. – Vol. 16. – No. 12. – P. 2908.

15. Shao H. F., Qian X. F., Zhu Z. K. The synthesis of ZnS hollow nanospheres with nanoporous shell // Journal of Solid State Chemistry. – 2005. – Vol. 178. No. 11. – P. 3522–3528.

16. Bol A. A., Meijerink A. Long-lived Mn2+ emission in nanocrystalline ZnS: Mn2+ // Physical Review B. – 1998. – Vol. 58. – No. 24. – P. R15997.

17. Suyver J. F., Wuister S. F., Kelly J. J., & Meijerink A. Synthesis and photoluminescence of nanocrystalline ZnS: Mn2+ // Nano Letters. – 2001. – Vol. 1. – No. 8. – P. 429–433.

18. Bi C., Pan L., Xu M., Yin J., Qin L., Liu J., & Xiao J. Q. Synthesis and characterization of Co-doped wurtzite ZnS nanocrystals // Materials Chemistry and Physics. – 2009. – Vol. 116. – No. 2-3. – P. 363–367.

19. Zhong X., Liu S., Zhang Z., Li L., Wei Z., & Knoll W. Synthesis of high-quality CdS, ZnS, and Znx Cd1−xS nanocrystals using metal salts and elemental sulfur // Journal of Materials Chemistry. – 2004. – Vol. 14. –No. 18. – P. 2790–2794.

20. Li Y. C., Ye M. F., Yang C. H., Li X. H., & Li Y. F. Composition‐and Shape‐Controlled Synthesis and Optical Properties of ZnxCd1–xS Alloyed Nanocrystals // Advanced Functional Materials. – 2005. – Vol. 15. – No. 3. – P. 433–441.

21. Hu J., Bando Y., Liu Z., Sekiguchi T., Golberg D., & Zhan J. Epitaxial heterostructures: side-to-side Si− ZnS, Si− ZnSe biaxial nanowires, and sandwichlike ZnS− Si− ZnS triaxial nanowires // Journal of the American Chemical Society. – 2003. – Vol. 125. – No. 37. – P. 11306–11313.

22. Yan J., Fang X., Zhang L., Bando Y., Gautam U. K., Dierre B., & Golberg, D. Structure and cathodoluminescence of individual ZnS/ZnO biaxial nanobelt heterostructures // Nano Letters. – 2008. – Vol. 8. – No. 9. – P. 2794–2799.

23. Hu JQ, Bando Y, Zhan JH, Golberg D. Fabrication of Silica‐Shielded Ga–ZnS Metal–Semiconductor Nanowire Heterojunctions // Advanced Materials. – 2005. – Vol. 17. – No. 16. – P. 1964–1969.

24. Lu M. Y., Song J., Lu M. P., Lee C. Y., Chen L. J., & Wang Z. L. ZnO− ZnS heterojunction and ZnS nanowire arrays for electricity generation // ACS nano. – 2009. – Vol. 3. – No. 2. – P. 357–362.

25. Wang Y., Zhang L., Liang C., Wang G., & Peng X. Catalytic growth and photoluminescence properties of semiconductor single-crystal ZnS nanowires // Chemical Physics Letters. – 2002. – Vol. 357. – No. 3-4. – P. 314–318.

26. Biswas S., Ghoshal T., Kar S., Chakrabarti S., & Chaudhuri S. ZnS nanowire arrays: synthesis, optical and field emission properties // Crystal Growth and Design. – 2008. – Vol. 8. – No. 7. – P. 2171–2176.

27. Fang X., Bando Y., Liao M., Gautam U. K., Zhi C., Dierre B., & Golberg, D. Single‐crystalline ZnS nanobelts as ultraviolet‐light sensors // Advanced Materials. – 2009. – Vol. 21. – No. 20. – P. 2034–2039.

28. Jiang Y., Meng X. M., Liu J., Xie Z. Y., Lee C. S., & Lee S. T. Hydrogen‐assisted thermal evaporation synthesis of ZnS nanoribbons on a large scale // Advanced Materials. – 2003. – Vol. 15. – No. 4. – P. 323–327.

29. Li J., Zhang Q., An L., Qin L., & Liu, J. Large-scale growth of millimeter-long single-crystalline ZnS nanobelts // Journal of Solid State Chemistry. – 2008. – Vol. 181. – No. 11. – P. 3116–3120.

30. Fang X. S., Bando Y., Shen, G. Z., Ye C. H., Gautam U. K., Costa P. M., & Golberg D. Ultrafine ZnS nanobelts as field emitters // Advanced Materials. – 2007. – Vol. 19. – No. 18. – P. 2593–2596.

31. Soltani N., Saion E., Hussein M. Z., Erfani M., Abedini A., Bahmanrokh G., ... & Vaziri P. Visible light-induced degradation of methylene blue in the presence of photocatalytic ZnS and CdS nanoparticles // International journal of molecular sciences. – 2012. – Vol. 13. – No. 10. – P. 12242–12258.

32. Kurbatov D. I., Opanasyuk N. M., Opanasyuk A. S., & Kosyak V. V. Electrophysical and Structural Properties of n-ZnS/P-CdTe Heterojunctions // Journal of Nano-and Electronic Physics. – 2009. – Vol. – No. 3. – P. 25.

33. Becker and Allen J. Bard. Photoluminescence and Photoinduced Oxygen Adsorption of Colloidal Zinc Sulfide Dispersions Wllllam. // J. Phys. Chem. – 1983. –Vol. 87. – P. 4889.

34. Santana Y.V.B. Raubach C. W., Ferrer M. M., La Porta F., Sambrano J. R., Longo V. M., & Longo E. Experimental and theoretical studies on the enhanced photoluminescence activity of zinc sulfide with a capping agent // Journal of Applied Physics. – 2011. –Vol. 110. – P. 123507.

35. Sarkar R., Tiwary C. S., Kumbhakar P., Basu S., & Mitra A. K. Yellow-orange light emission from Mn2+ doped ZnS nanoparticles // Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. – 2008. – Vol. 40. – No. 10. – P. 3115–3120.

36. Limaye M. V., Gokhale S., Acharya S. A., & Kulkarni S. K. Template-free ZnS nanorod synthesis by microwave irradiation // Nanotechnology. – 2008. – Vol. 19. – No. 41. – P. 415602.

37. Tran T. K., Park W., Tong, W., Kyi M. M., Wagner B. K., & Summers C. J. Photoluminescence properties of ZnS epilayers // Journal of Applied Physics. – 1997. – Vol. 81. – No. 6. – P. 2803–2809.