Непланарные наноматериалы и гетеропереходы на основе полупроводниковых оксидов
|
СтатусДиссертация была зашищена 1 июля 2022Утверждена Национальным Советом 30 сентября 2022 Автореферат – 3.33 Mb / на румынском – 2.79 Mb / на английскомДиссертацияCZU [620.22+539.2]:621.315.592.4(043)
|
Ключевые слова
CuO, нанотехнологии, наноматериалы, гетеропереходы, газовые сенсорыАннотация
Структура диссертации: диссертация была выполнена в Техническом Университете Молдовы (ТУМ), Центр Нанотехнологий и Наносенсоров (ЦНН), Департамент Микроэлектроники и Биомедицинской Инженерии (ДМБИ). Написана на румынском языке и состоит из введения, 5 глав, общих выводов и рекомендаций, библиографии из 297 наименований, 119 страниц основного текста, 51 рисунков и 1 таблица. Полученные результаты опубликованы в 27 научных работах, в том числе: 2 патента; 10 статей, рецензируемых в журналах ISI и SCOPUS (две из которых имеют импакт-фактор: 17.881); 1 статья в журналах из Национального реестра профильных журналов; 14 докладов представлены и опубликованы на национальных и международных конференциях.
Цель работы: получение непланарных наноматериалов, гетероструктур и гетеропереходов на основе полупроводниковых оксидов, CuO/Cu2O, TiO2/CuO/Cu2O, Fe2O3 - CuO/Cu2O, CuO-Cu2O/ZnO:Al и Al2O3/CuO, экономичными методами и технологиями; идентификация наноматериалов и гетеропереходов с чувствительностью и селективностью к газам (H2) и летучим органическим соединениям (ЛОС: ацетон, н-бутанол, этанол и 2-пропанол); получение сенсорных структур стабильных при высокой относительной влажности на основе разработанных наноматериалов и гетероструктур.
Задачи исследования: исследование свойств, включая сенсорные, наноматериалов и гетероструктур на основе: (i) пленок TiO2/CuO/Cu2O и их функционализации; (ii) 3D-печатные гетероструктуры Fe2O3 - CuO/Cu2O; (iii) гетероструктуры CuO-Cu2O/ZnO:Al; (iv) стабильные гетероструктуры Al2O3/CuO к относительной влажности; расширенный физико-химический анализ и определение свойств; исследование стабильности гетероструктур при высокой относительной влажности.
Научная новизна и оригинальность: обеспечение долговременной стабильности, регулирование селективной чувствительности, а также улучшение газового и ЛОС-отклика наноматериалов и гетероструктуры TiO2, CuO/Cu2O, TiO2/CuO/Cu2O, Cu2O/ZnO:Al и Al2O3/CuO. Впервые были получены гетероструктуры CuO/Cu2O и Fe2O3 - CuO/Cu2O методом 3D-печати и исследованны их свойства. С помощью методов SEM, XRD, Raman, TEM, HRTEM, SAED, EDX и XPS были проведены исследования для определения качества и характеристик полученных наноматериалов и гетеропереходов. Расчеты (DFT) гетеропереходов путем моделирования взаимодействия молекул газа/ЛОС с поверхностью моделируемых структур были выполнены для моделирования предложенных механизмов обнаружения и понимания эффектов и явлений, которые происходят на поверхности и на границе раздела разработанных гетеропереходов.
Решенная научно-исследовательская задача заключается в идентификации наноматериалов и гетероструктур обладающих чувствительностью и селективностью к газам (H2) и ЛОС (ацетон, н-бутанол, этанол и 2-пропанол) и получению стабильности отклика при высокой относительной влажности.
Теоретическая значимость и прикладная ценность работы основана на углублении и разработке физико-химических механизмов обнаружения газов/ЛОС и УФ-излучения наноматериалами и гетероструктурами разработанных на основе TiO2, CuO/Cu2O, TiO2/CuO/Cu2O, Fe2O3 - CuO/Cu2O, Cu2O/ZnO:Al и Al2O3/CuO, а также презентация практических приложений для чувствительного и селективного обнаружения газов/паров водорода, этанола, ацетона, н-бутанола и 2-пропанола со стабильностью характеристик во времени и при высокой относительной влажности. Модели предложенных механизмов обнаружения были подтверждены расчетами разработанной функциональной теории в сочетании с DFT-моделированием путем моделирования взаимодействия молекул газа/ЛОС с поверхностью гетеропереходов.
Внедрение научных результатов. Научные результаты были частично внедрены в учебно-образовательном процессе, проводимом в рамках ТУМ, и при разработке дипломных работ студентов Департамента МБИ. На основании научных результатов удалось получить акт внедрения инновационных исследований на факультете КИМ, ТУМ, а также два патента.
Официальные оппоненты
- Anatolie Sidorenko
доктор хабилитат, профессор, Институт Электронной Инженерии и Нанотехнологий имени Д. Гицу - Mihail Caraman
доктор хабилитат, профессор, Государственный Университет Молдовы - Viorel Trofim
доктор хабилитат, профессор, Технический Университет Молдовы
Члены Ученого Совета
- Dumitru Ţiuleanu, председатель
доктор хабилитат, профессор, Технический Университет Молдовы - Sergiu Railean , секретарь
доктор, доцент - Leonid Culiuc, член
доктор хабилитат, профессор, Институт прикладной физики
Диссертации
