Morfologia si proprietatile optice ale nanocompozitelor in baza matricelor semiconductoare si dielectrice din InP, Al2O3 si TiO2
|
StatutTeza a fost susţinută pe 3 iunie 2015 în CSSşi aprobată de CNAA pe 7 iulie 2015 Autoreferat – 1.07 Mb / în românăTezaCZU 621.315.592
|
Cuvinte Cheie
nanostructuri, nanotuburi, luminiscenţă, microcatodoluminiscenţă, microlasere aleatorii, lentile cu indice de refracţie negativ, metamateriale, nanosenzori.Adnotare
Teza a fost perfectată în UTM, Chişinău, în 2014, este scrisă în limba română şi constă din introducere, 4 capitole, concluzii generale şi recomandări, bibliografie din 217 titluri, 148 pagini text de bază, 109 figuri, 5 tabele. Rezultatele obţinute sunt publicate în 24 lucrări ştiinţifice.
Scopul lucrării: constă în elaborarea de masive nanoporoase şi nanotubulare în baza materialelor semiconductoare şi dielectrice, identificarea metodelor dirijate de modificare a morfologiei, luminiscenţei, microcatodoluminiscenţei, indicelui de refracţie, sensibilităţii, a rezonanţei plasmonice precum şi a fotoconductibilităţii persistente în membranele nanotubulare şi nanoporoase.
Obiectivele. Elaborarea structurilor nanotubulare şi nanoporoase prin procedeele de anodizare electrochimică. Elaborarea tehnologiilor de dopare a acestora şi modificare a structurii cristaline. Elaborarea nanomaterialelor luminiscente în baza oxizilor nanostructuraţi precum şi a celor dopaţi cu elemente ale pământurilor rare şi a metalelor de tranziţie pentru aplicaţii în microlasere aleatorii. Investigarea emisiei catodoluminiscente şi formarea rezonatoarelor în clustere de TiO2. Elaborarea de senzori optici şi materiale fotocatalitice cu proprietăţi îmbunătăţite prin aplicarea efectelor de rezonanţă plasmonică în masivele nanostructurate. Determinarea posibilităţilor de aplicare şi metodelor de realizare a lentilelor fotonice în baza masivelor nanotubulare de TiO2. Elaborarea tehnologiei de modificare dirijată a structurii cristaline a masivelor nanostructurate. Realizarea unor nanosenzori în baza materialelor nanostructurate.
Noutatea şi originalitatea ştiinţifică. A fost demonstrată posibilitate modificării dirijate a morfologiei şi dimensiunilor geometrice ale masivelor nanotubulare de TiO2 şi Al2O3 prin modificarea temperaturii de anodizare electrochimică a foliilor de Al şi Ti. Prin intermediul luminiscenţei, microcatodoluminiscenţei au fost determinate canalele de recombinare radiativă în masive de nanotuburi TiO2 şi template de InP şi Al2O3 dopate cu ioni de pământuri rare şi metale de tranziţie. A fost demonstrată emisia stimulată şi efectul laser aleatoriu în nanostructurile de Al2O3 şi formarea rezonatoarelor, care suportă moduri de tipul galeriei şoptitoare într-un cluster de nanotuburi de TiO2. S-a demonstrat că depunerea filmelor de Ag şi Au pe nanotuburile de TiO2 oferă posibilitatea amplificării intensităţii luminiscenţei în diferite regiuni spectrale. În cazul membranelor de InP s-a determinat că densitatea sarcinii de suprafaţă este modificată de impulsul de fotoexcitare. Prin utilizare fasciculului laser a fost demonstrată posibilitatea ”înscrierii” dirijate a structurii cristaline în membranele de TiO2.
Problema ştiinţifică soluţionată. Constă în elaborarea tehnologiilor de obţinere a materialelor nanocompozite în baza templatelor poroase de InP şi Al2O3 şi masivelor de nanotuburi TiO2 pentru aplicaţii în lasere aleatorii, comutatoare optoelectronice, dispozitive plasmonice şi fotonice.
Semnificaţia teoretică şi valoarea aplicativă a lucrării. Prin intermediul micro-CL a fost posibilă vizualizarea şi studierea distribuţiei spectrale a luminiscenţei de la nanotuburile singulare de TiO2. Templatele nanostructurate de InP, Al2O3 şi TiO2 s-au dovedit a fi utile pentru incorporarea ionilor elementelor pământurilor rare şi ale metalelor de tranziţie precum şi activarea lor, pentru utilizarea în microlasere aleatorii. S-a demonstrat că acoperirile subţiri de Au şi Ag influenţează asupra spectrului de rezonanţă plasmonică în structurile nanotubulare de TiO2. S-a demonstrat că procedeul de modificare quasi–fotoindusă a conductibilităţii permite de a modifica quasi – permanent conductibilitatea membranelor poroase de InP. A fost dezvoltată o tehnologie nouă pentru obţinerea ghidurilor de undă optică bazate pe posibilitatea schimbării dirijate a structurii cristaline a masivelor nanotubulare prin iradiere cu un fascicul laser focalizat. A fost demonstrată fezabilitatea utilizării nanotuburilor singulare de TiO2 ca senzor de gaz.
Cuprins
- 1.1. Metode tehnologice de producere a structurilor poroase şi nanotuburilor de Al2O3 şi TiO2, morfologia şi structura cristalografică
- 1.2. Luminescenţa nanostructurilor de Al2O3 şi TiO2 inclusiv a celor dopate
- 1.3. Efecte plasmonice în structuri cu formaţiuni metalice (cu accentul pe Al2O3 şi TiO2)
- 1.4. Relaxarea fotoconductibilităţii în materiale semiconductoare, inclusiv nanostructurate
- 1.5. Concluzii la capitolul 1
2. METODELE TEHNOLOGICE DE PREPARARE A PROBELOR ŞI TEHNICA EXPERIMENTULUI
- 2.1. Tehnologii electrochimice de producere a structurilor poroase de InP şi Al2O3 şi a nanotuburilor de TiO2
- 2.2. Tehnologii de dopare şi tratament termic a structurilor poroase de InP, Al2O3 şi TiO2
- 2.3. Metode de studiu a proprietăţilor
- 2.3.1. Caracterizarea SEM
- 2.3.2. Caracterizarea XRD şi Raman
- 2.3.3. Măsurarea spectrelor de luminiscenţă şi catodoluminiscenţă
- 2.3.4. Studiu puterii fotonice de împrăştiere a luminii a mediilor poroase, metode de calcul a proprietăţilor fotonice
- 2.4. Concluzii la capitolul 2
3. MORFOLOGIA, STRUCTURA CRISTALOGRAFICĂ ŞI PROPRIETĂŢILE OPTICE ALE STRUCTURILOR ÎN BAZA TEMPLATELOR DE InP ŞI Al2O3
- 3.1. Morfologia şi structura cristalografică a straturilor poroase de Al2O3 în funcţie de condiţiile tehnologice de tratament electrochimic şi termic
- 3.2. Structura cristalografică şi luminiscenţa masivelor poroase de InP dopat cu pământuri rare
- 3.3. Luminiscenţa templatelor poroase de Al2O3 dopate cu pământuri rare şi metale de tranziţie
- 3.4. Materiale luminiscente în baza masivelor de Al2O3 pentru aplicaţii în lasere aleatoare
- 3.4.1. Puterea fotonică de împrăştiere a luminii în mediile poroase
- 3.4.2. Spectrele de emisie la excitare cu impulsuri laser a masivelor poroase de Al2O3 dopate cu pământuri rare şi metale de tranziţie
- 3.5. Modificarea dirijată a stărilor de suprafaţă în nanomatrice din InP
- 3.6. Concluzii la capitolul 3
4. MORFOLOGIA, STRUCTURA CRISTALOGRAFICĂ, PROPRIETĂŢILE OPTICE ŞI FOTOELECTRICE ALE NANOTUBURILOR DE TiO2
- 4.1. Morfologia masivelor nanotubulare de TiO2 în funcţie de condiţiile tehnologice de preparare
- 4.2. Formarea masivelor ordonate de nanotuburi TiO2 cu diametrul intern dirijat prin schimbarea temperaturii electrolitului
- 4.3. Structura cristalografică a nanotuburilor TiO2 în funcţie de condiţiile tratamentului termic
- 4.4. Luminiscenţa nanotuburilor TiO2 tratate în sobă şi a celor tratate în flacără
- 4.5. Catodoluminiscenţa şi formarea rezonatoarelor în clustere din nanoburi de TiO2
- 4.6. Efecte plasmonice de creştere a intensităţii luminiscenţei nanotuburilor de TiO2 la depunerea filmelor metalice
- 4.7. Perspectiva de utilizare a nanotuburilor metalizate de TiO2 în lentile fotonice
- 4.8. Relaxarea fotoconductibilităţii şi fotoconductibilitatea persistentă în nanotuburi de TiO2
- 4.9. Modificarea structurii cristaline a nanotuburilor de TiO2 prin înscrierea directă, utilizând lumina laser focusată
- 4.10. Senzori de H2 în baza unui singur nanotub de TiO2
- 4.11. Concluzii la capitolul 4
CONCLUZII GENERALE ŞI RECOMANDĂRI
Referenţi Oficiali
- Igor Evtodiev
doctor habilitat, conferenţiar universitar, Universitatea de Stat din Moldova - Emil Rusu
doctor habilitat, conferenţiar cercetător, Institutul Ştiinţifico-Practic de Horticultură şi Tehnologii Alimentare
Membrii Consiliului Ştiintific
- Petru Gaşin, preşedinte
doctor habilitat, profesor universitar, Universitatea de Stat din Moldova - Dormidont Şerban, secretar
doctor habilitat, Institutul de Fizică Aplicată - Dmitrii Nedeoglo, membru
doctor habilitat, profesor universitar, Universitatea de Stat din Moldova - Mihail Caraman, membru
doctor habilitat, profesor universitar, Universitatea de Stat din Moldova - Eugen Gheorghiţă, membru
doctor habilitat, profesor universitar, Universitatea de Stat din Tiraspol - Nicolae Sîrbu, membru
doctor habilitat, profesor universitar, Universitatea Tehnică a Moldovei
Teze
Acte Normative
