Optical and photoelectrical properties of Cd and Ga chalcogenide lamellar nanostructures
|
СтатусДиссертация была зашищена 17 февраля 2016Утверждена Национальным Советом 21 апреля 2016 Автореферат – 1.39 Mb / на румынскомДиссертацияCZU [539.216:535.3 + 621.315.59](043)
|
Ключевые слова
lamellas, lamellar nanostructures, composite, oxide, photoluminescence, absorption, reflection, spectrum, diffractogram, intercalation, anisotropy, excitons, phonons, thermal treatmentАннотация
Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы из 211 публикаций, 169 страниц основного текста, 103 рисунков, 20 таблиц, 49 формул. Полученные результаты опубликованы в 39 научных работах.
. Область исследования: нанотехнологии и новые функциональные наноматериалы.
Цель работы: Целью работы является разработка технологического процесса получения композитных слоистых материалов на основе полупроводников GaSe и CdSe, обладающих соответствующими морфологическими, оптическими и фотоэлектрическими свойствами, а также освещение перспектив их использования в оптических и фотоэлектрических устройствах, работающих в ультрафиолетовой-видимой-ближней инфракрасной областях спектра.
Задачи исследования: Выращивание нелегированных и легированных Cd монокристаллов GaSe методом Бриджмана и получение монокристаллических плоско-параллельных пластинок с гладкими поверхностями на атомарном уровне. Установление технологического режима получения композитных материалов из кристаллитов ε-GaSe и CdSe, имеющих микро- и наноразмеры. Определение оптимальных технологических условий для получения композитного материала из кристаллитов ε-GaSe и CdSe гексагональной (вюрцит) и кубической (сфалерит) сингонии.
Изучение оптических, фотоэлектрических и люминесцентных свойств композитных материалов на основе CdSe и GaSe, полученных при помощи интеркаляции монокристаллов ε-GaSe кадмием из паровой фазы и водных растворов CdCl2. Установление корреляции между полиморфной формой и размерами кристаллитов GaSe и CdSe и технологическим режимом получения композитного материала.
Новизна и научная оригинальность: Были разработаны технологические условия для получения нанокристаллических композитов на основе соединений GaSe и CdSe с морфологией и геометрическими размерами, управляемыми при помощи изменения температуры, длительности термообработки и давления паров Cd. Были определены кристаллографические структуры компонентов композита, а также средние размеры кристаллитов. Был определен элементарный состав кристаллитов, являющихся компонентами композита. Было показано, что термическая интеркаляция атомов Cd из паровой фазы и из водных растворов между слоистыми упаковками кристаллов ε-GaSe приводит к формированию зародышей кристаллизации микро- и нанокристаллических композитов GaSe и CdSe гексагональной и кубической сингонии, которые были исследованы при помощи XRD, FTIR и рамановской спектроскопии, а также однофононных и многофононных спектров колебаний кристаллической решетки и неконтролируемых примесей в композитном материале CdSe-GaSe с и без природного кислорода.
Было установлено наличие антистоксовой люминесценции, определяемой наноразмерами кристаллитов-компонентов композита. Была найдена энергия уровней рекомбинации, ответственных за излучательные процессы в композитном материале GaSe-CdSe, полученном при помощи термообработки монокристаллов GaSe в парах Cd и из водных растворов CdCl2.
Решенная научная проблема: При помощи термообработки в парах Cd, а также из водных растворов CdCl2, были получены слоистые наноструктуры из слоистых полупроводников GaSe и композитный материал CdSe-GaSe с и без природного кислорода. Данные материалы обладают дополнительными анизотропными физическими свойствами, расширяющими область их применения в оптоэлектронике.
Теоретическое и практическое значения работы: Установлены механизмы управления морфологией параметров геометрии кристаллографической структуры и механизмы излучательной рекомбинации композитов, полученных на основе слоистых монокристаллов GaSe. Предложена технология получения упорядоченных слоистых структур из нанокристаллических пластинок GaSe и CdSe с соответствующими люминесцентными свойствами в зелено-красной области спектра. Найдены значения энергии активных фононов в спектрах Рамана и FTIR для кристаллитов-компонентов композита GaSe-CdSe. Предложена технология получения структур GaSe-CdSe, фоточувствительных в фиолетовой-ближней ИК области спектра, с возможным применением в качестве преобразователей солнечной энергии. Определена плотность поверхностных состояний и обсуждены механизмы формирования композитных материалов из слоистых полупроводников типа GaSe.
Официальные оппоненты
- Veaceslav Ursachi
доктор хабилитат, доцент, Институт прикладной физики - Eugen Gheorghiţă
доктор хабилитат, профессор, Тираспольский государственный университет
Члены Ученого Совета
- Petru Gaşin, председатель
доктор хабилитат, профессор, Государственный Университет Молдовы - Dormidont Şerban, секретарь
доктор хабилитат, Институт прикладной физики - Leonid Culiuc, член
доктор хабилитат, профессор, Институт прикладной физики - Dmitrii Nedeoglo, член
доктор хабилитат, профессор, Государственный Университет Молдовы - Emil Rusu, член
доктор хабилитат, доцент, Институт Электронной Инженерии и Нанотехнологий имени Д. Гицу - Valerii Muşinschi, член
доктор хабилитат, профессор
Диссертации
