Effect of Annealing Time on the Optical and Structural Properties of ZnO Nanorods

Abstract

Нанострижні окису цинку успішно синтезуються простим хімічним методом осадження, використовуючи гексагідрат нітрату цинку та гідроксид натрію як прекурсори. Вплив відпалу при 400 °C протягом 2 і 4 годин на зразок ZnO досліджується за допомогою спектроскопії в УФ та видимому діапазонах, спектру випромінювання та рентгенодифракційного аналізу. Заборонена зона нанострижнів зменшилася з 3,86 еВ до 3,54 еВ, а енергія Урбаха зросла з 1,33 еВ до 1,75 еВ при термічній обробці. Сильне ексітонне ультрафіолетове випромінювання при 381 нм, 399 нм і 394 нм та випромінювання у видимих областях, пов'язане з дефектами, спостерігаються від нанострижнів ZnO. Рентгенодифракційне дослідження виявило, що нанострижні ZnO висококристалічні і мають чисту гексагональну фазу. Результати показали, що розмір зерна збільшується, а деформація зменшується після відпалу нанострижнів ZnO. Висококристалічні нанострижні ZnO із співвідношенням сторін приблизно 4,25 та яскравими дифракційними рефлексами спостерігаються на TEM та SAED зразках.

Zinc oxide nanorods (NRs) are successfully synthesized by simple chemical precipitation method using zinc nitrate hexahydrate and sodium hydroxide as the precursors. The effect of annealing at 400 °C for 2 h and 4 h on the ZnO sample is investigated by UV-Vis spectroscopy, emission spectrum and XRD analysis. The band gap of NRs decreased from 3.86 eV to 3.54 eV and Urbach energy increased from 1.33 eV to 1.75 eV under heat treatment. Strong excitonic related UV emission at 381 nm, 399 nm, 394 nm and defect related emissions in the visible regions are observed from ZnO NRs. X-ray diffraction study revealed that the ZnO NRs are highly crystalline and have a pure hexagonal phase. The results revealed that grain size increases and strain decreases after annealing the ZnO NRs. Well crystalline ZnO NRs with aspect ratio of about 4.25 and bright diffraction spots are observed from TEM and SAED patterns.