Andmebaasi logo
 

Optical and electrical properties of ZnO nanorods used in photodetectors

dc.contributor.advisorNagpal, Keshav (advisor)
dc.contributor.advisorRauwel, Protima (advisor)
dc.contributor.authorMurel, Taavi
dc.date.accessioned2024-06-05T06:36:36Z
dc.date.available2024-06-05T06:36:36Z
dc.date.defensed2024-06-13
dc.date.issued2024
dc.descriptionMaster’s thesis Energy Application Engineeringeng
dc.description.abstractNanomaterials have a higher surface to volume ratio when compared to their bulk counterparts and this makes them efficient to use in photodetection. This study explores the UV sensing abilities of ZnO nanorods grown on commercially available ITO substrates. In this study, two types of ZnO nanorod samples are synthesized, with 5 samples in total. The two types of samples are abbreviated as Type I and Type II, with three type I samples to type I-A, type I-B, type I-C and two type II samples to type II-A and type II-B. Type I samples have variations in the amount of zinc precursor in the seeding solution and Type II samples have variations in the amount of zinc precursor in the growth solution, used to grow ZnO nanorods of this study. To evaluate the electrical and photoresponse characteristics of these ZnO nanorods, 3 different tests were performed – test 1:current-voltage (I-V) in dark, test 2: I-V under UV light and test 3: current-time (I-t) under UV on-off cycles. A 365 nm UV source with 20 mW/cm2 irradiation power was used to evaluate the photoresponse characteristics of the ZnO nanorods. The measurements were performed using an OSSILA source meter. It was observed that changes made to seeding and growth solutions cause different electrical and photoresponse behavior in the nanorod samples. Under UV irradiations, it is found that resistance of all the samples decreases compared to the dark. In other words, the overall output current under UV irradiations has been higher for all ZnO nanorods than in dark. The figure of merits of the nanorods were evaluated by calculating their sensitivity, responsivity, and response time. The responsivity of sample Type I-B was highest with value of 22.82 μA/W and second-best sensitivity with value of 1.53. Sample Type II-A had the highest sensitivity with a value of 1.64, but had significantly lower responsivity than sample Type II-B, with a value of 4.17 μA/W. In addition, the response time of sample Type I-B was quickest, with a τdecay of 235.2 s. Therefore, having highest responsivity, a good sensitivity and quickest τdecay, the Type I-B sample is the best sample of this study. In other words, the amount of zinc precursors used for the seeding solution and growth solution of sample type I-B, are the optimal amounts to grow ZnO nanorods for the UV detection. Nevertheless, from the application point of view the response time of the samples is too slow to be used as a photodetector. Further research is needed to increase the responsivity of the samples.eng
dc.description.abstractNanomaterjalidel on suurem pinna ja mahu suhe võrreldes nende massiliste analoogidega ning see muudab nende kasutamise fotodetektoris tõhusaks. Käesolevas lõputöös uuritakse ZnO nanovarraste UV-kiirguse tuvastamise võimeid. Nanovardad on sünteesitud kaubanduslikult kättesaadavatel ITO-substraatidel. Kahte tüüpi proove nimetatakse lühendatult I ja II tüübiks, kusjuures kolm I tüübi proovi on tähistatud kui proov I-A, I-B ja I-C ning kaks II tüübi proovi kui proov II-A ja II-B. I tüübi proovide puhul varieerub tsingi lähteaine kogus külvikulahuses ja II tüübi proovide puhul varieerub tsingi lähteaine kogus kasvulahuses. Sünteesitud ZnO nanovarraste elektriliste ja fotoresonantsi omaduste hindamiseks viidi läbi 3 erinevat testi – test 1: voolu ja pinge (I-V) mõõtmine pimedas ruumis, test 2: I-V UV-valguses ja test 3: I-t UV-kiirgust sisse-välja lülitades tsükliliselt. ZnO nanovarraste fotoresonantsi omaduste hindamiseks kasutati 365 nm UV-kiirguse allikat kiirgusvõimsusega 20 mW/cm2 . Täheldati, et külvi- ja kasvulahuste muutmine põhjustab nanovarraste proovide erinevat elektrilist ja fotoresonantsi käitumist. UV-kiirguse korral leiti, et kõikide proovide takistus väheneb võrreldes pimedaga. Teisisõnu, üldine väljundvool UV-kiirguse korral on kõikide ZnO nanovarraste puhul olnud suurem kui pimedas. Nanovarraste väärtusi hinnati nende reageerimisvõimekuse, tundlikkuse ja reageerimisaja arvutamise teel. Proovil I-B oli suurim reageerimisvõimekus väärtusega 22.82 μA/W ja teine parim tundlikkus väärtusega 1.53. Proovi II-A tundlikkus oli kõige suurem väärtusega 1.64, kuid reageerimisvõimekus oluliselt väiksem kui proovil I-B, väärtusega 4.17 μA/W. Reageerimisaeg oli madalaim proovi I-B puhul, mille τdecay väärtus oli 235.2 s. Seetõttu on proov I-B käesoleva uuringu parim proov, sest sellel oli kõrgeim reageerimisvõimekus, hea tundlikkus ja kiireim τdecay. Teisisõnu on I-B tüüpi proovi külvikulahuses ja kasvulahuses kasutatud tsingi lähteainete kogused optimaalsed kogused ZnO-nanovarraste kasvatamiseks UV-detektori jaoks. Rakenduse seisukohast on proovide reaktsiooniaeg siiski liiga aeglane, et neid saaks kasutada fotodetektorina. Proovide reageerimisvõime suurendamiseks on vaja edasisi uuringuid.est
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10492/9292
dc.publisherEesti Maaülikool
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.subjectmagistritöödest
dc.subjectmaster thesiseng
dc.subjectadsorptioneng
dc.subjectband gapeng
dc.subjectsynthesiseng
dc.subjectnanomaterialeng
dc.subjectohmic contacteng
dc.titleOptical and electrical properties of ZnO nanorods used in photodetectorseng
dc.title.alternativeFotodetektorites kasutatavate ZnO nanovarraste optilised ja elektrilised omadusedest
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/masterThesis
rioxxterms.freetoread.startdate13.09.2024

Failid

Originaal pakett

Nüüd näidatakse 1 - 2 2
Laen...
Pisipilt
Nimi:
Taavi_Murel_MA2024_EK_täistekst.pdf
Suurus:
3.11 MB
Formaat:
Adobe Portable Document Format
Pisipilt ei ole saadaval
Nimi:
Retsensioon_Taavi_Murel_2024.asice
Suurus:
19.05 KB
Formaat:

Kollektsioonid