Registration Number
0826U002751, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
23-06-2026
popup.evolution
o
Title
Formation and optical properties of nanostructures based on hafnium and gallium nitrides.
Author
Mariia V. Koval (Protsak),
popup.head Oleh M. Bordun
popup.opponent Stepan V. Myagkota
popup.opponent Serhii Z. Malynych
popup.review Ihor B. Olenych
popup.review Andrii P. Luchechko
popup.rada
Ivan Franko National University of Lviv
Description
Дисертаційна робота присвячена експериментальному дослідженню формування наноструктур на основі нітриду гафнію (HfN) та нітриду галію (GaN), а також вивченню їхніх структурних, оптичних та електрофізичних властивостей. Нітриди перехідних металів займають провідне місце серед функціональних наноматеріалів завдяки високій теплопровідності, механічній міцності, електропровідності та унікальним оптичним властивостям.
Метою роботи є встановлення впливу методів та умов одержання на формування структури наночастинок HfN і тонких плівок GaN, дослідження їхніх оптичних та електрофізичних характеристик і створення ефективних матеріалів для прозорої електроніки.
Наночастинки HfN синтезовано методом газоагрегованої системи кластерного джерела з реактивним магнетронним розпиленням. Показано, що зі збільшенням вмісту N₂ морфологія частинок змінюється від багатогранних частинок Hf до кубічних наночастинок HfN із високою кристалічністю та стехіометричною структурою (fcc). XPS-аналіз виявив формування оксидних оболонок при контакті з повітрям. Виявлено локалізований поверхневий плазмонний резонанс (LSPR) у ближній інфрачервоній області (~970 нм) із чутливістю 166.0 нм·RIU⁻¹, що перевершує показники золотих сенсорів. При відпалі у надвисокому вакуумі до 750 °C наночастинки зберігали морфологію без коалесценції з покращенням кристалічності.
Тонкі плівки GaN отримано методом ВЧ іонно-плазмового розпилення на підкладках із кварцу та сапфіру з буферними підшарами MgAl₂O₄, AlN і ZnO. Плівки формуються з нанокристалітів середнім розміром 14.3 нм. Найменші кристаліти і найбільші механічні напруження виявлено у плівках на кварцових підкладках із підшаром MgAl₂O₄. Легування Mn збільшує середній діаметр зерен з 85 до 166 нм унаслідок аномального росту вторинних зерен, тоді як легування Tb спричиняє ще більше їх зростання через великий іонний радіус Tb³⁺.
Оптична ширина забороненої зони плівок Ga₁₋ₓAlₓN зростає від 3.28 до 3.58 еВ при збільшенні вмісту Al від 0 до 7 мол.%. Зсув краю поглинання зумовлений ефектом Бурштейна–Мосса, а його форма апроксимується правилом Урбаха. Досліджено електропровідність плівок GaN залежно від умов осадження; встановлено донорний тип провідності, де основними дефектами є вакансії азоту VN.
Registration Date
2026-06-22
popup.nrat_date
2026-06-22 / 2026-09-16
