Оптические и фотоэлектрические свойства нанокомпозитов сульфид галлия/селенид галлия - собственный оксид
|
СтатусДиссертация была зашищена 21 сентября 2021Утверждена Национальным Советом 22 декабря 2021 Автореферат – 1.61 Mb / на румынскомДиссертацияCZU [620.3:621.3.049.77](043)
|
Ключевые слова
GaS, GaSe, Ga2S3, Ga2Se3, Ga2O3, оксид, структуры, термообработка, композит, дефекты, ламели, кристаллы, диффузия, отражение, фотолюминесценция, фотопроводимость, уровни энергии, легирование, экситоны, фононАннотация
К докторской диссертации «Оптические и фотоэлектрические свойства нанокомпозитов сульфид галлия/селенид галлия - собственный оксид», представленной Sprincean Veaceslav, для получения ученой степени доктора физических наук по специальности 134.01-Физика и технология материалов, Кишинев 2021.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций, библиографии из 261 наименований, 132 страницы базового текста, 92 рисунков, 20 таблиц, 49 формул. Результаты опубликованы в 19 научных работах.
Сфера научных интересов: новые функциональные нанотехнологии и наноматериалы.
Цель работы и задачи исследования: Данная работа направлена на разработку технологических процессов получения наноструктурированных материалов и композитных структур с соответствующими оптическими и фотолюминесцентными свойствами на основе полупроводников с DSO группы A2IIIB3VI и слоистых полупроводников моносульфида и моноселенида галлия нелегированных и легированных/интеркалированных Zn и Eu и рассмотрение перспективы их использования в опто- и фотоэлектрических устройствах для ультрафиолетового и видимого диапазона. Синтез наноструктурированного соединения β-Ga2O3, соединений (β-Ga2O3)-слоистый полупроводник (GaS, GaSe) и β-Ga2O3-полупроводник с собственными структурными дефектами Ga2S3 и Ga2Se3, не интеркалированными и интеркалированными Zn, Ga, и исследование их фотоэлектрических свойств. Определение механизмов генерации и рекомбинации неравновесных носителей заряда в оксидных полупроводниках, в композитах и структурах с наноструктурированными полупроводниками на основе сульфида/селенида галлия, не интеркалированных и интеркалированных Ga и Zn. Оценка роли интеркаляций Zn и Ga и ионов Eu3+ в формировании спектров люминесценции излучения микро- и наноструктурных соединений Ga2O3 и структур β-Ga2O3 на подложке из GaS, GaSe, Ga2S3 и Ga2Se3, не интеркалированных и интеркалированных Ga и Zn.
Научная новизна и оригинальность: Разработаны технологии получения микро- и нанокристаллических композитов из полупроводниковых материалов класса A2IIIB3IV (Ga2S3 и Ga2Se3) микро- и наноструктурированных из сульфида и селенида Zn методом термической обработки (ТО) в парах Zn монокристаллов GaS, GaSe, Ga2S3 и Ga2Se3. Показано, что при управляемом процесасе ТО в парах Zn получаются полупроводниковые композитные слои ZnS/Ga2S3 , ZnSe/Ga2Se3, GaS/ZnS и ZnSe/GaSe, из которых путем TО на воздухе получаются микро- и нанокомпозиты β-Ga2O3 și ZnO. Установлена корреляция между типом нанообразований β-Ga2O3 и кристаллической структурой полупроводника, подвергнутого термообработке на воздухе. Показано, что при ТО на воздухе монокристаллов GaSe, легированных Eu, образуется композиционный материал из нанообразований β-Ga2O3:Eu3+ с флюоресценцией в зелено-красной области спектра. Решенна научная проблема: Методом ТО в парах Zn и на воздухе монокристаллов GaS, GaSe, Ga2S3 и поликристаллов Ga2Se3 полученныы композиционные материалы из микро- и нанокристаллитов этих материалов с ZnS и ZnSe, нанообразования β-Ga2O3 и композитов ZnO с улучшенными физическими свойствами и расширением области функционального применения этих материалов в оптоэлектронных устройствах.
Теоретическая значимость и практическая ценность работы: Установлено, что Zn и O2, интеркалированные в сульфиды и селениды галлия, при высоких температурах образуют химические связи, которые служат зародышами кристаллизации соединений ZnS из ZnSe. Тип нанообразований β-Ga2O3 (наноусы, ламели, гранулы или блоки), образованных методом ТО при высоких температурах на поверхности сульфида галлия и селена, зависит от кристаллической структуры и способности поглощения газа на поверхности, поэтому на поверхности кристаллов GaS/GaSe преобладают наноусы/ наноламели, в то время как слой β-Ga2O3 на поверхности кристаллов DSO преобладает в виде гранулированных образований. На основе микро- и нанокомпозитов β-Ga2O3, β-Ga2O3-ZnO и β-Ga2O3:Eu3+ можно разработать источники селективного излучения в широком диапазоне длин волн от УФ до ближнего ИК. Установлен механизм генерации-рекомбинации неравновесных носителей заряда в микро- и нанообразованиях β-Ga2O3 и ZnO. Продемонстрирована возможность использования структур β-Ga2O3 и β-Ga2O3-GaS в качестве фоторецепторов для УФ и синей-УФ областей спектра.
Внедрение научных результатов:Тонкие микроструктурированные слои β-Ga2O3:Eu3+ и планарные структуры β-Ga2O3-ZnO, являющиеся фотолюминесцентными материалами при возбуждении УФ-излучением и в сочетании с солнечными элементами на основе Si расширяют спектральный диапазон светочувствительности и, соответственно, эффективность преобразования света в электричество. Фоторезисторы на основе слоев β-Ga2O3 на подложке из сульфида/селенида галлия с чувствительностью в УФ-I диапазоне (нечувствительные к солнечному излучению на поверхности земли) могут быть использованы для обнаружения источников высоких температур, электрических разрядов в газах и изоляторов на линиях высокого напряжени
Официальные оппоненты
- Mihail Iovu
доктор хабилитат, профессор, Институт прикладной физики - Lidia Ghimpu
доктор, доцент, Институт Электронной Инженерии и Нанотехнологий имени Д. Гицу
Члены Ученого Совета
- Dormidont Şerban, председатель
доктор хабилитат, Институт прикладной физики - Elena Hajdeu-Chicaroş, секретарь
доктор - 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 - Ion Cojocaru, член
доктор
Диссертации
