Rendezett ZnO nanorudak előállítása és vizsgálata

Rendezett ZnO Rendezett ZnO nanorudak előállítása nanorudak előállítása

és vizsgálataés vizsgálata

Készítette: Horváth BalázsKészítette: Horváth BalázsBatthyány Lajos Gimnázium, Batthyány Lajos Gimnázium,

NagykanizsaNagykanizsaPannonhalma, 2009. április 3.Pannonhalma, 2009. április 3.

BevezetőBevezető

„„There’s plenty of room at the bottom”There’s plenty of room at the bottom”/Richard Phillips Feynman//Richard Phillips Feynman/

A „törpék” világaA „törpék” világaTörpe görögül „nanosz” /νάνος/Törpe görögül „nanosz” /νάνος/

1 nanométer = 101 nanométer = 10-9-9 méter méter

Tíz atom mérete 1 nanométer!Tíz atom mérete 1 nanométer!

A nanotechnológiaA nanotechnológia Látni és manipulálni atomi szintenLátni és manipulálni atomi szinten A részecskék másképp viselkednekA részecskék másképp viselkednek

Klasszikus fizikai hatások nem Klasszikus fizikai hatások nem érvényesekérvényesek

Helyette kvantummechanikai hatásokHelyette kvantummechanikai hatások Alulról felfele való építkezésAlulról felfele való építkezés Új és speciális szerkezetű anyagok Új és speciális szerkezetű anyagok

létrehozásalétrehozása

MFA Nyári IskolaMFA Nyári Iskola

Egy hétnyi kutatás az MFA laborjaibanEgy hétnyi kutatás az MFA laborjaiban Kutatási téma: rendezett ZnO nanorudak Kutatási téma: rendezett ZnO nanorudak

előállítása elektronsugaras litográfiávalelőállítása elektronsugaras litográfiával

1. Minta megtervezése1. Minta megtervezéseSzámítógépes program: CrystalWaveSzámítógépes program: CrystalWave

ZnO rudak:ZnO rudak:hatszög alapúhatszög alapúhasábként nőnekhasábként nőnek

2. Rezisztréteg felvitele2. Rezisztréteg felvitele

Eredmény: PMMA egyenletesen Eredmény: PMMA egyenletesen terül el a mintánterül el a mintán

Pozitív reziszt: PMMA (folyékony Pozitív reziszt: PMMA (folyékony plexiüveg)plexiüveg)

Felpörgetés: 4000 1/percFelpörgetés: 4000 1/perc

3. Hőkezelés3. HőkezelésHőkezelés 10 percig 170 Celsius-fokonHőkezelés 10 percig 170 Celsius-fokon

Eszköz:Eszköz: Elektromos főzőlapElektromos főzőlap

Eredmény:Eredmény: PMMA megkeményedikPMMA megkeményedik PMMA jobban tapad a mintáraPMMA jobban tapad a mintára

4. Elektronsugaras 4. Elektronsugaras expozícióexpozíció

Expozált helyeken a dózis: 0.03 pC

5. Előhívás5. ElőhívásElőhívó oldatElőhívó oldat:: Metilizobutilketon (MIBK) és izopropilalkohol

(IPA) eltünteti a meggyengített szerkezetű PMMA-teltünteti a meggyengített szerkezetű PMMA-tÖblítő oldat:Öblítő oldat: izopropilalkohol (IPA) eltünteti a maradék előhívóoldatot

Előhívás időtartama: 1 percElőhívás időtartama: 1 percHosszabb idő alatt a teljes rezisztréteg Hosszabb idő alatt a teljes rezisztréteg

leoldódik!!leoldódik!!

6. Növesztő oldat és 6. Növesztő oldat és növesztésnövesztés

Növesztő oldatNövesztő oldat:: cinknitrát-hexahidrát, Zn(NOcinknitrát-hexahidrát, Zn(NO33))2 2 X 6HX 6H22O O (vizes oldatban Zn(vizes oldatban Zn2+2+ ionokat eredményez) ionokat eredményez)

hexametilén-tetramin, (CHhexametilén-tetramin, (CH22))66NN44

Mindkét anyagból 100 ml 0,006 mólos oldat Mindkét anyagból 100 ml 0,006 mólos oldat

(1) (CH2)6N4 + 6H2O = 6HCHO + 4NH3

(2) NH3 + H2O = NH4+ + OH-

(3) 2OH- + Zn2+ = ZnO(s) + H2O

7. Kész minta vizsgálata7. Kész minta vizsgálataVizsgálati eszköz: SEM Vizsgálati eszköz: SEM (pásztázó (pásztázó

elektronmikroszkóp)elektronmikroszkóp)

Teljes kép:Teljes kép:hajszál nyolcadrésze!hajszál nyolcadrésze!

Magasság: ~1500 nmMagasság: ~1500 nmSzélesség: ~500 nmSzélesség: ~500 nm

ZnO nanorudak ZnO nanorudak felhasználásaifelhasználásai

Nano-lézerNano-lézer FényvezetőFényvezető NanogenerátorNanogenerátor TapintásérzékelőTapintásérzékelő Biológiai szenzorBiológiai szenzor

(Mind kutatási fázisban)(Mind kutatási fázisban)

KöszönetKöszönetMentoraimnak: dr. Deák Andrásnak és dr. Volk JánosnakMentoraimnak: dr. Deák Andrásnak és dr. Volk JánosnakDr. Bársony István igazgatónak és dr. Daróczi Csabának az MFA Iskola megszervezéséértDr. Bársony István igazgatónak és dr. Daróczi Csabának az MFA Iskola megszervezéséértTóth Attilának az elektronmikroszkóp felvételekértTóth Attilának az elektronmikroszkóp felvételekértLukács Istvánnak az elektronsugaras litográfiáértLukács Istvánnak az elektronsugaras litográfiáértAlmády Balázsnak, hogy egy hétig együtt kutattunkAlmády Balázsnak, hogy egy hétig együtt kutattunkDr. Vonderviszt Ferencnek, a délutáni beszélgetéseketDr. Vonderviszt Ferencnek, a délutáni beszélgetéseket

Köszönöm a Köszönöm a figyelmet!figyelmet!