Zeitschrift für Nanomaterialien und molekulare Nanotechnologie

Hydrothermales Wachstum ausgerichteter ZnO-Nanostäbe entlang der durch Magnetronsputtern hergestellten Samen und seine Anwendungen in mit Quantenpunkten sensibilisierten Photovoltaikzellen

Haiping Wang, Qiong Ma, Haihong Niu, Xiaoli Mao, Lei Wan, Jinzhang Xu und Shiding Miao

Hydrothermales Wachstum ausgerichteter ZnO-Nanostäbe entlang der durch Magnetronsputtern hergestellten Samen und seine Anwendungen in mit Quantenpunkten sensibilisierten Photovoltaikzellen

Gut ausgerichtete ZnO- Nanostäbe wurden auf einem leitfähigen Substrat über einen hydrothermalen Weg gezüchtet. Die Substrate wurden durch Hochfrequenz-Magnetronsputtern (RF) mit ZnO vorgeimpft. Die Einflüsse von Sputterleistung, Glühbehandlung und Größe der Samen auf die Morphologie der endgültigen ZnO-Nanostäbe wurden untersucht. Es wurde festgestellt, dass die Länge und das Seitenverhältnis der ZnO-Stäbe leicht durch Steuerung der ZnO-Samen eingestellt werden können, die aus den RF-Sputterexperimenten resultieren. Bei niedriger Sputterleistung (100–125 W) abgeschiedene ZnO-Samen weisen eine gleichmäßige Größenverteilung mit kleinerer Durchschnittsgröße (~30 nm) auf. Höhere Sputterleistung ergibt längere ZnO-Stäbe mit einem höheren Seitenverhältnis von bis zu ~12,5. Die Keimschichten erzeugen nach dem Glühen (~500ºC) ZnO-Stäbe mit einem größeren durchschnittlichen Durchmesser und einem kleineren Seitenverhältnis. Diese Eigenschaften kommen dem Elektronentransfer zugute, wenn die hergestellten ZnO -Nanoarrays als Elektrodensubstrate in Photovoltaikzellen verwendet werden. Durch Abscheidung hydrophiler CdSe-Quantenpunkte (QDs) auf dem ZnO-Nanostab wurde die maximale Foto-Strom-Effizienz (0,42 %) bei ZnO-Nanostäben mit einer Länge von ~2,75 μm und einem Seitenverhältnis von ~9,5 erreicht, die nach dem Glühen aus den Keimen gewonnen wurden.