Comisia de atestare
Comisia de acreditare
Comisiile de experţi
Dispoziţii, instrucţiuni
Acte normative
Nomenclator
Instituţii
Consilii
Seminare
Teze
Conducători de doctorat
Deţinători de grad
Doctoranzi
Postdoctoranzi
CNAA logo

 română | русский | english


Luminescenţa şi emisia undelor THz ale materialelor nanostructurate în baza compuşilor semiconductori III-V


Autor: Sîrbu Lilian
Gradul:doctor în ştiinţe fizico-matematice
Specialitatea: 01.04.10 - Fizica şi ingineria semiconductorilor
Anul:2011
Conducător ştiinţific: Ion Tighineanu
doctor habilitat, profesor universitar, Institutul de Matematică şi Informatică al AŞM
Instituţia: Universitatea Tehnică a Moldovei
CSS: DH 30-01.04.10-23.04.09
Universitatea de Stat din Moldova

Statut

Teza a fost susţinută pe 23 septembrie 2011 în CSS
şi aprobată de CNAA pe 11 noiembrie 2011

Autoreferat

Adobe PDF document2.51 Mb / în română

Cuvinte Cheie

Luminescenţa, microcatodoluminescenţa, structuri poroase, mediu activ laser aleator, emisia undelor THz, rectificare optică, emisia de cîmp a electronilor

Adnotare

Teza constă din introducere, 3 capitole, concluzii generale şi recomandări, bibliografia din 234 titluri, 114 pagini text de bază, 86 figuri şi 2 tabele. Rezultatele obţinute sunt publicate în 33 lucrări ştiinţifice.

Domeniul de studiu: Nanotehnologii şi nanomateriale noi multifunctionale.

Scopul lucrării: constă în elaborări de membrane nanoperforate şi structuri poroase multistrat în baza compuşilor semiconductori III-V, studiul posibilităţilor de modificare dirijată a proprietăţilor prin modificarea morfologiei şi de dopare a structurilor poroase cu pământuri rare, explorarea microcatodoluminescenţei, fotoluminescenţei, emisiei undelor THz la excitare optică şi a emisiei de câmp a electronilor, precum şi a rezonanţei plasmonice de suprafaţă în membrane poroase cu incluziuni metalice.

Obiectivele: Elaborarea structurilor poroase multistrat prin anodizare chimică şi studiul catodoluminescenţei în scopul identificării defectelor reţelei cristaline. Elaborarea nanomaterialelor luminescente în baza semiconductorilor poroşi dopaţi cu pământuri rare pentru aplicaţii în lasere cu mediu aleator. Dirijarea cu frecvenţa de rezonanţ ă plazmonică a incluziunilor metalice depuse în structurile poroase. Aplicarea spectroscopiei THz pentru caracterizarea membranelor nanoporoase şi explorarea emisiei undelor THz la excitare optică. Investigarea emisiei electronice cu efect de câmp de la pelicule nanostructurate.

Noutatea şi originalitatea ştiinţifică. În rezultatul utilizării microscopiei electronice cu baleiaj, analizei energiei razelor X şi spectroscopiei catodoluminescenţei (CL) s-a demonstrat că, în urma corodării electrochimice, la suprafaţa pereţilor porilor de GaP se formează un strat de oxid, care contribuie la micşorarea densităţii stărilor energetice de suprafaţă, la micşorarea probabilităţii de recombinare ne-radiativă şi la mărirea intensităţii CL. În rezultatul corodării electrochimice a plachetelor de InP nu se formează stratul de oxid, ceea ce duce la mărirea densităţii stărilor de suprafaţă şi la stingerea CL. În premieră a fost observată emisia undelor THz de la membrane nanoperforate de InP la excitare optică şi s-a reuşit intensificarea considerabilă a emisiei de la membranele poroase supuse iradierii cu ioni de Kr+23 şi Xe+15 la energii mari. S-a demonstrat că contribuţia principală la generarea undelor THz provine de la procesul de rectificare optică. S-a demonstrat posibilitatea dirijării rezonanţei plasmonice de suprafaţă la nanoparticule de Ag depuse electrochimic în interiorul templatelor poroase de GaP. Au fost elaborate condiţii tehnologice de obţinere a straturilor perforate de InAs cu arhitectură de nanoace. De asemenea, a fost demonstrată fezabilitatea utilizării straturilor poroase de InAs cu arhitectură de nanoace în calitate de emiţătoare de electroni cu efect de câmp.

Problema ştiinţifică soluţionată în lucrare constă în obţinerea materialelor noi cu proprietăţi promiţătoare pentru utilizare în microlasere, emiţătoare de unde THz, electronică de vid, precum şi în demonstrarea posibilităţii de dirijare a rezonanţei plasmonice de suprafaţ ă la nanoparticule metalice depuse electrochimic în interiorul templatelor poroase.

Semnificaţia teoretică şi valoarea aplicativă a lucrării. Prin intermediul micro-CL a devenit posibilă vizualizarea şi studierea distribuţiei spaţiale a luminescenţei de la straturile poroase de InP şi GaP. Templatele poroase de GaP şi GaAs s-au dovedit a fi utile pentru încorporarea ionilor elementelor pământurilor rare şi activarea lor, cu scopul utilizării acestor template pentru laseri cu mediu activ aleator. S-a demonstrat, că spectrul rezonanţei plasmonice poate fi modelat în dependenţă de densitatea, mărimea şi forma nanoparticulelor de Ag depuse în interiorul templatului poros de GaP.

S-a dezvoltat tehnologia de obţinere a membranelor InP poroase subţiri, tăiate consecutiv dintr-un singur substrat, destinate aplicării în calitate de generatoare de unde THz. A fost dezvoltată în premieră tehnologia de iradiere cu ioni de gaze inerte a plachetelor poroase de InP în scopul obţinerii unui nanomaterial nou ce demonstrează o creştere considerabilă a intensităţii emisiei THz la excitare optică. S-a dezvoltat o tehnologie nouă pentru obţinerea suprafeţelor puternic texturate în InAs care permite obţinerea unor micro- şi nano-structuri specifice în formă de nanoace promiţătoare pentru utilizare în emiţătoare electronice cu efect de câmp.

Cuprins


1. SITUAŢIA CURENTĂ ÎN STUDIEREA COMPUŞILOR SEMICONDUCTORI A3B5 CU APLICAŢI ÎN SPECTROSCOPIA THz, EMISIA DE ELECTRONI ÎN CÂMP, LUMINESCENŢA ŞI REZONANŢA PLASMONICĂ
  • 1.1. Generarea undelor terahertz de la suprafaţa semiconductorilor
  • 1.2. Surse de terahertz în baza semiconductorilor A3B5
  • 1.3. Rectificarea optică de la suprafaţă
  • 1.4. Catodoluminescenţa în microscopul electronic cu baleiaj: aplicarea la structurile semiconductoare de dimensiuni mici
  • 1.5. Semiconductoare A3B5 dopate cu pământuri rare: creşterea, proprietăţile şi fabricarea dispozitivelor elecroluminescente
  • 1.6. Studiul rezonanţei plasmonice
  • 1.7. Studiul emisiei cu efect de câmp
  • 1.8. Concluzii

2. METODE DE OBŢINERE ŞI CERCETARE A STRUCTURILOR POROASE PE BAZA SEMICONDUCTORILOR A3B5
  • 2.1. Fabricarea structurilor poroase prin metoda electrochimică
  • 2.2. Iradierea structurilor semiconductoare poroase cu ioni de Kr+15 şi Xe+23
  • 2.3. Doparea structurilor semiconductoare poroase cu metale de tranziţie şi pământuri rare
  • 2.4. Caracterizarea materialelor prin metoda fotoluminescenţei
  • 2.5. Catodoluminescenţa structurilor semiconductoare poroase
  • 2.6. Caracterizarea materialelor prin emisia undelor terahertz
  • 2.7. Metodica caracterizării punctelor metalice în prezenţa rezonanţei plazmonice de suprafaţ ă
  • 2.8. Metodica caracterizării materialelor prin emisia de câmp
  • 2.9. Concluzii

3. LUMINESCENŢA STRUCTURILOR POROASE ALE COMPUŞILOR A3B5 ŞI ALE COMPOZITELOR LUMINOFORE PREPARATE ÎN BAZA LOR
  • 3.1. Spectroscopia catodoluminescenţei în nanostructuri de InP
  • 3.2. Microanaliza catodoluminescenţei structurilor poroase GaP
  • 3.3. Materiale nanocompozite în baza templatelor de GaP dopate cu Er3+ şi Eu3+ pentru aplicaţii optoelectronice
  • 3.4. Materiale luminofore nanocompozite în baza templatelor de GaAs dopate cu Er3+ şi Eu3+
  • 3.5. Caracterizarea catodoluminescenţei materialelor preparate în baza structurilor poroase de GaP dopate cu pământuri rare
  • 3.6. Rezonanţa plasmonică de suprafaţă la nanoparticulele de Ag depuse în interiorul templatelor poroase de GaP
  • 3.7. Concluzii

PROPRIETĂŢILE NELINEARE ŞI EMISIA ELECTRONICĂ CU EFECT DE CÂMP ÎN COMPUŞII A3B5 POROŞI
  • 4.1. Tehnica de obţinere a membranelor poroase subţiri de InP
  • 4.2. Studiul conductivităţii în membranele nanoporoase de InP şi a mobilităţii electronilor în aceste nanostructuri folosind spectroscopia terahertz
  • 4.3. Efectul optic neliniar amplificat în membranele de InP (100)
  • 4.4. Emisia terahertz în membrane de InP (111) poroase obţinute prin tratament electrochimic şi iradiere ulterioară cu ioni de gaze inerte (Kr, Xe) la energii mari
  • 4.5. Emisia electronică cu efect de câmp în semiconductori cu bandă interzisă îngustă (InAs)
  • 4.6. Concluzii

CONCLUZII GENERALE ŞI RECOMANDĂRI