Реєстраційний номер
0825U000687, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
25-02-2022
Статус
Наказ про видачу диплома
Назва роботи
Встановлення закономірностей люмінесценції нанокристалів СdS, ZnS, легованих домішками ( Zn, Cu, Li ) та наноструктур ядро-оболонка, синтезованих золь-гель методом»
Здобувач
Кіосе Михайло Іванович,
Керівник Сминтина Валентин Андрійович
Опонент Полєтаєв Микола Іванович
Опонент Вікулін Іван Михайлович
Рецензент Гоцульський Володимир Якович
Рецензент Черненко Олександр Сергійович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Опис
В дисертації представлені результати дослідження напівпровідникових квантових точок (КТ) сульфіду кадмію модифікованих за допомогою легування домішковими металами, та нарощування оболонки. При синтезі
зразків використовувався золь – гель метод. Дослідження оптичних властивостей виконувалися за допомогою вимірювань спектрів оптичної щільності та фотолюмінесценції. Структурні властивості вивчалися за
допомогою методів дифракції рентгенівського випромінювання та скануючої електронної мікроскопії (СЕМ).
Квантові точки представляють собою нанокристали (НК) сферичної форми з радіусами a ≈ 1 – 10 нм., вирощені в діелектричних матрицях. Інтерес до напівпровідникових КТ викликаний тим, що подібні гетерофазні системи є
перспективними для створення нових елементів нелінійної оптоелектроніки (зокрема, елементів для керування оптичними сигналами в оптичних комп'ютерах і в якості активної області інжекційних напівпровідникових
лазерів). Важливим аспектом розробки технологічних процесів виробництва напівпровідникових приладів, є дослідження способів модифікування наноматеріалів. При модифікації як поверхні, так і обсягу КТ значним чином змінюються їх властивості, відкриваються нові сфери застосування і нові напрямки досліджень. Одним зі способів модифікації є легування. Однак, механізми впливу легуючих домішок на властивості наноструктури
залишаються мало вивченими. Інший метод модифікування полягає в покритті напівпровідникових КТ оболонкою з іншого напівпровідника для створення наноструктур типу ядро - оболонка. Проте способи отримання таких структур досить технологічно складні, та потребують вдосконалення.
При експериментальних дослідженнях в рамках дисертаційної роботи були отримані наступні результати:
Встановлено залежність розміру наночастинок та спектрального складу довгохвильової само активованої люмінесценції нанокристалів сульфіду кадмію, від концентрації прекурсорів, нітрату кадмію та сульфіду натрію.
Вперше було отримано наноструктуру ядро – оболонка за допомогою золь – гель методу в рамках одного технологічного процесу без його переривань.
Проведено дослідження рентгенівських дифрактограм нелегованих нанокристалів сульфіду кадмію та легованих цинком і міддю, виявлено відсутність змін кристалічної структури КТ CdS при легуванні. Це пов’язано з тим що домішки займають вакантні місця в кристалічній ґратці, вбудовуються
у міжвузля не змінюючи структури елементарної комірки НК CdS.
При додаванні цинку в якості легуючої домішки спостерігалося зміщення краю поглинання в область високих енергій, величина зсуву при цьому, зростає зі збільшенням концентрації цинку це пояснюється утворенням
потрійного з'єднання CdxZn1-xS. У спектрах фотолюмінесценції розкладених на елементарні гаусові складові, зберігається структура та спектральний склад п'яти максимумів випромінювання на донорно – акцепторних парах.
Переважним стає максимум випромінювання на 2.36 еВ, а екситонний максимум випромінювання разом з краєм поглинання зміщується в область високих енергій.
Виявлено низькоенергетичне зміщення краю поглинання при легуванні міддю, яке зростало зі збільшенням концентрації легуючої домішки. У спектрах фотолюмінесценції спостерігається гасіння ліній випромінювання на донорно – акцепторних парах, а лінія екситонного випромінювання зміщується в область менших енергій в порівнянні з екситонною лінією нелегованих нанокристалів CdS. При збільшенні концентрації міді
спостерігається зменшення інтенсивності цієї лінії, що можна пояснити заміщенням вакансій кадмію атомами міді в процесі синтезу.
В спектрах люмінесценції КТ CdS легованих атомами літію спостерігається посилення інтенсивності випромінювання в порівнянні з нелегованими квантовими точками CdS. Встановлено що легування літієм не
призводить до змін розміру нанокристалу.
При аналізі оптичних властивостей наноструктур ядро – оболонка було виявлено збільшення розміру нанокристалів при нарощуванні оболонки. Спостерігалося зростання інтенсивності фотолюмінесценції наноструктури CdS/ZnS відносно КТ CdS. Падіння інтенсивності випромінювання при збільшенні товщини оболонки з сульфіду цинку відбувається через зростання кількості дефектів викликаних неузгодженістю між постійними кристалічної ґратки ядра та оболонки.
Дослідження оптичних властивостей НК ZnS продемонструвало відсутність їх впливу, при їх утворенні у колоїдному розчині в процесі нарощування оболонки, на оптичні властивості наноструктури CdS/ZnS.
Ключові слова: сульфід кадмію, сульфід цинку, легування, квантова точка, нанокристал, наноструктура ядро – оболонка, фотолюмінесценція, оптичне поглинання, золь – гель метод, колоїдний розчин, кристалічна ґратка
Дата реєстрації
2025-02-27
Додано/оновлено в НРАТ
2025-02-27 / 2026-07-01
