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

 română | русский | english


Nanostructuri de oxizi semiconductori CuO, MoO3 și ZnO pentru detectarea gazelor


Autor: Crețu Vasilii
Gradul:doctor în Ştiinţe fizice
Specialitatea: 01.04.10 - Fizica şi ingineria semiconductorilor
Anul:2017
Conducător ştiinţific: Oleg Lupan
doctor habilitat, conferenţiar universitar
Instituţia: Universitatea Tehnică a Moldovei

Statut

Teza a fost susţinută pe 12 aprilie 2017 în CSS
şi aprobată de CNAA pe 31 mai 2017

Autoreferat

Adobe PDF document – 1.89 Mb / în română

Teza

CZU 621.3.049.77

Adobe PDF document 9.40 Mb / în română
196 pagini

Cuvinte Cheie

CuO, MoO3, ZnO, nanostructuri, tehnologii, nanosenzori, senzori de gaze

Adnotare

Structura tezei: Teza a fost perfectată în cadrul Universității Tehnice a Moldovei, Chișinău, în 2017, este scrisă în limba română și constă din introducere, 4 capitole, concluzii generale și recomandări, bibliografie din 241 de titluri, 142 pagini text de bază, 64 figuri, 8 tabele. Rezultatele obținute sunt publicate în 35 lucrări științifice, inclusiv: 2 brevete de invenție; 12 articole recenzate în reviste cotate în baza de date ISI și SCOPUS; 17 lucrări prezentate și publicate la Conferințe Naționale şi Internaționale; 4 publicații monoautor, dintre care 2 articole recenzate în reviste naţionale, categoria C.

Domeniul de studii: nanotehnologii și fizica nanosistemelor funcționale.

Scopul lucrării: constă în elaborarea proceselor nanotehnologice cost-efective de creștere și identificarea metodelor dirijate de modificare a materialelor nanostructurate în baza CuO, Cu2O, MoO3 și ZnO cu proprietăți fizico-chimice, morfologice, cristaline, optice și electrice importante pentru senzori de gaze (H2 și vapori de etanol). Analiza fizico-chimică avansată și caracterizarea proprietăților lor. Identificarea mecanismelor senzor și fizica nanosistemelor funcționale.

Obiectivele. Obținerea prin procedee tehnologice cost-efective a peliculelor nanostructurate și a nanostructurilor transferabile de CuO, MoO3 și ZnO pure și dopate, precum și cercetarea acestora în calitate de materiale pentru senzori de gaze. Furnizarea de contribuții la fizica aplicativă a semiconductorilor oxidici prin extinderea bazei de date privind caracterizarea fizico-chimică a lor folosind metode avansate, de mare acuratețe științifică, dar și identificarea aplicațiilor senzorice. Analiza mecanismelor senzor și fizica nanosistemelor elaborate.

Noutatea și originalitatea științifică: Au fost elaborate nanostructuri cristaline de α-MoO3 printr-o metodă cost-efectivă de sinteză și cercetate caracteristicile lor pentru aplicații în structuri senzori de gaze. Au fost obținute și investigate în calitate de structuri senzori de gaze: peliculele nanostructurate din oxid de cupru dopate cu Zn cu nanoheterojoncțiuni non-planare, precum și din rețelele din nanofire din oxid de cupru. Au fost creați și cercetați nanosenzori multifuncționali bazați pe un singur nanofir de oxid (de Cu și Zn). A fost elaborat un procedeu tehnologic de integrare a rețelelor tri-dimensionale 3D din tetrapozi de ZnO funcționalizați la suprafață cu metale nobile și cercetată selectivitatea structurilor senzoriale în baza lor. În baza cercetării structurilor obținute cu ajutorul tehnicilor SEM, EDX, XRD, RAMAN, TEM, HRTEM, XPS, SIMS a fost determinată calitatea și caracteristicile cristalelor de semiconductori oxidici care corespund cerințelor pentru elaborarea senzorilor de gaze prin tehnologii de la „bază în sus”. Au fost identificate mecanismele de sesizare a gazelor și propuse modele fizico-chimice pentru senzori.

Problema științifică și de cercetare soluționată constă în elaborarea proceselor tehnologice cost-efective de obținere a micro- și nanomaterialelor CuO, α-MoO3, ZnO cu proprietăți importante și avantajoase pentru utilizarea în dispozitive nanosenzorice caracterizate de o detectare selectivă și înalt senzitivă a vaporilor de etanol și a gazului hidrogen.

Semnificația teoretică și valoarea aplicativă a lucrării: tehnologii de obținere a nanostructurilor de α-MoO3 și de integrare ulterioară a acestora în structuri senzori care pot fi implementate la întreprinderi specializate; mecanismul de detectare a vaporilor de etanol de către α-MoO3; procedeu tehnologic cost-efectiv de fabricare a nano-heterojoncțiunilor de CuO/Cu2O și CuO:Zn/Cu2O:Zn demonstrând perspectiva elaborării structurilor de senzor cu performanță înaltă față de vapori de etanol și gazului de hidrogen; integrarea unui singur nanofir din oxid de cupru sau α-MoO3 în nanodispozitiv permite detectarea ultra-rapidă a concentrațiilor mici de vapori de etanol; a fost identificat mecanismul fizico-chimic de detecție a gazului hidrogen și a vaporilor de etanol pentru nano-heterojoncțiunile de CuO:Zn/Cu2O:Zn și CuO/Cu2O, respectiv; procedeu de integrare a rețelelor 3D de nano-ZnO funcționalizate cu diferite metale nobile pentru elaborarea senzorilor selectivi la diferite gaze și compuși organici volatili.

Cuprins


1. ANALIZA POSIBILITĂȚII UTILIZĂRII SEMICONDUCTORILOR OXIDICI PENTRU DETECTAREA GAZELOR
  • 1.1. Caracterizarea generală a semiconductorilor oxidici pentru aplicații în senzori
  • 1.2. Proprietățile structurale ale oxidului de cupru CuxO
  • 1.3. Proprietățile structurale, optice și senzoriale ale oxidului de molibden MoO3
  • 1.4. Caracteristica morfologică și structurală a oxidului de zinc ZnO
  • 1.5. Generalități despre mecanismul de detecție a gazelor pentru semiconductorii oxidici
  • 1.6. Teoria și modelul de adsorbție a gazelor pentru semiconductorii oxidici de tip-p
  • 1.7. Concluzii la capitolul 1

2. SINTEZA ȘI STUDIUL MICRO- ȘI NANO-STRUCTURILOR DE CuO
  • 2.1. Sinteza și proprietățile peliculelor nanostructurate de CuO pure și dopate cu Zn
  • 2.2. Integrarea peliculelor nanostructurate din oxid de cupru în structuri senzori și cercetarea lor
  • 2.3. Creșterea și cercetarea nanofirelor din oxid de cupru
  • 2.4. Mecanismul fizico-chimic de sesizare a gazelor de către nanostructurile din oxid de cupru
  • 2.5. Concluzii la capitolul 2

3. OBȚINEREA ȘI CERCETAREA NANOSTRUCTURILOR DE MoO3
  • 3.1. Obținerea și cercetarea nanostructurilor de MoO3
  • 3.2. Tehnologia de integrare a nanostructurilor de MoO3 în structuri de senzori
  • 3.3 Mecanismele de sesizare a gazelor de nanostructurile din MoO3
  • 3.4. Tranzițiile electronice în nanostructurile de MoO3
  • 3.5. Concluzii la capitolul 3

4. SINTEZA ȘI STUDIUL NANOSTRUCTURILOR DE ZnO DOPATE ȘI FUNCȚIONALIZATE CU METALE NOBILE
  • 4.1. Obținerea și cercetarea nanostructurilor de ZnO
  • 4.2. Integrarea nanofirelor individuale de ZnO în structuri senzor și cercetarea lor
  • 4.3. Funcționalizarea rețelelor 3D din tetrapozi de ZnO
  • 4.4. Concluzii la capitolul 4

CONCLUZII GENERALE ŞI RECOMANDĂRI