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


Structuri nanolamelate din semiconductori stratificaţi cu funcţionalităţi optice și fotoelectrice avansate


Autor: Untila Dumitru
Gradul:doctor în Ştiinţe fizice
Specialitatea: 01.04.07 - Fizica stării condensate
Anul:2017
Conducător ştiinţific: Valeriu Canţer
doctor habilitat, profesor universitar, Institutul de Inginerie Electronica şi Nanotehnologii "D. Ghiţu"
Consultant ştiinţific: Igor Evtodiev
doctor habilitat, conferenţiar universitar, Universitatea de Stat din Moldova
Instituţia: Universitatea de Stat din Moldova

Statut

Teza a fost susţinută pe 7 aprilie 2017 în CSS
şi aprobată de CNAA pe 31 mai 2017

Autoreferat

Adobe PDF document2.42 Mb / în română

Teza

CZU 538.9:537.311.3

Adobe PDF document 6.92 Mb / în română
215 pagini


Cuvinte Cheie

semiconductori lamelari; nanostructuri; dopare; intercalare; tratament termic; absorbție; reflexie; foto- și termoluminescență; fotoconductibilitate.

Adnotare

Teza constă din introducere, patru capitole, concluzii generale și recomandări, bibliografie din 361 titluri, 161 pagini text, 89 figuri, 35 tabele, 56 formule. Aceasta conține 6 anexe cu 35 pagini text, 24 figuri, 9 tabele, 4 formule. Rezultatele obținute sunt publicate în 74 materiale științifice.

Domeniul de studiu: 1.13. Științe fizice

Scopul lucrării: elaborarea procedeelor de obținere a materialelor cu proprietăți optice, fotoelectrice și luminescente relevante pe baza semiconductorilor lamelari din grupa AIIIBVI nedopați și dopați cu Eu și a compozitelor nanolamelare cu semiconductori AIIBVI.

Obiectivele lucrării: creșterea monocristalelor GaS, GaSe, GaTe, InSe, GaS:Eu, GaSe:Eu; stabilirea omogenităţii distribuţiei europiului în monocristalele GaS(Se) și influenţei concentraţiei dopantului asupra intensităţii și mecanismelor de relaxare a fotoluminescenţei și fotoconductibilității; stabilirea compoziţiei materialului obţinut prin tratament termic al cristalelor AIIIBVI, în vapori de Cd și de Zn, și a transformărilor structurale și morfologice la suprafaţa împachetărilor elementare; studiul spectrelor de absorbţie în regiunea marginii benzii fundamentale a monocristalelor de GaS(Se) dopate cu Eu și stabilirea mecanismelor de interacţiune a excitonilor cu excitaţiile ionului de Eu; studiul spectrelor FTIR și Raman a monocristalelor primare și a compozitelor cu semiconductori AIIBVI, determinarea energiei și tipul fononilor fundamentali; studiul proprietăţilor fotoelectrice și a mecanismelor de generare-recombinare a purtătorilor de sarcină de neechilibru ale structurilor nanocompozite cu semiconductori AIIIBVI și AIIBVI, și stabilirea diagramei nivelelor energetice formate în rezultatul dopării și intercalării.

Noutatea și originalitatea științifică: Tratamentul termic al cristalelor de AIIIBVI (GaS, GaSe, GaTe și InSe), în vapori de Zn și Cd, la temperaturi înalte duce la granularea monocristalelor de bază și la formarea micro- și nanocompozitelor din calcogenuri de Ga, In, Cd și Zn, cu caracteristici optice și luminescente specifice cristalitelor componente. Fotoluminescența anti-Stokes a compozitelor din calcogenuri de Ga, In, Cd și Zn, este determinată de prezența cristalitelor cu dimensiuni nanometrice. Nanostructurarea și formarea compozitelor duce la crearea nivelelor de recombinare și de captură care determină fotosensibilitatea și cinetica FL. S-a demonstrat că atomii de Eu localizați în spațiul Van der Waals al cristalelor de GaSe formează legături Eu-Se și prin acestea determină anizotropia conductibilității electrice. Majorarea concentrației Eu de la 0,025% at. până la 3% at. în GaSe duce la creșterea densității defectelor structurale atât la suprafața împachetărilor elementare, cât și la interfața dintre împachetări. S-a demonstrat că defectele compoziționale și structurale determină structura benzilor de fotosensibilitate și fotoluminescență.

Problema științifică soluționată: Prepararea structurilor nanolamelate din semiconductori stratificaţi AIIIBVI și calcogenuri de Cd și Zn. Identificarea mecanismului de formare a compozitelor din calcogenuri de Ga, In, Cd și Zn. Caracterizarea structurii cristaline, formelor polimorfe, morfologiei suprafeței, omogenitatea distribuției dopantului/intercalantului în calcogenurile de Ga și In. Determinarea spectrului energetic și al stărilor localizate în materialele lamelare AIIIBVI și în compozitele cu calcogenuri de Cd și Zn. Investigarea mecanismelor de generare-recombinare a purtătorilor de sarcină de neechilibru, caracterului tranzițiilor optice și a proceselor fotoelectrice, prin care se determină anizotropia proprietăților electrice și optice.

Semnificația teoretică și valoarea aplicativă a lucrării: Intercalantul Cd și Zn, și Eu ca dopant în cristalele de GaS și GaSe formează legături chimice între împachetările elementare care determină anizotropia proprietăților electrice a acestor materiale. Identificarea mecanismelor de generare-recombinare a purtătorilor de sarcină de neechilibru în compușii lamelari și de dirijare controlată a acestui proces în semiconductorul GaSe:Eu și în compozitele nano- și microcristaline de GaTe-ZnTe și GaTe-CdTe. Determinarea structurii cristaline și a tipului de vibrații ale rețelei compozitelor nano- și microcristaline obținute prin tratamentul cristalele lamelare AIIIBVI în vapori de Cd și Zn. S-a stabilit diagrama nivelelor de recombinare și de captură, din analiza benzilor de fotoconductibilitate și fotoluminescență, și a proceselor de relaxare a lor, precum și din curbele LST. Obținerea materialelor luminescente în regiunea UV apropiat – IR apropiat a spectrului pe baza cristalelor de GaSe:Eu și a compozitelor calcogenurilor de Ga, In, Cd și Zn. Obținerea materialelor compozite cu permitivitate dielectrică înaltă pe baza semiconductorilor AIIIBVI și AIIBVI.

Cuprins


INTRODUCERE
  • Actualitatea temei și importanţa problemei abordate în lucrare
  • Scopul și obiectivele lucrării
  • Metodologia cercetării știinţifice
  • Noutatea știinţifică a lucrării constă în următoarele:3
  • Semnificaţia teoretică și valoarea aplicativă a lucrării constă în următoarele:
  • Rezultatele știinţifice principale înaintate spre susţinere:
  • Aprobarea rezultatelor știinţifice
  • Publicaţii la tema tezei
  • Volumul și structura tezei
  • Conţinutul de bază al lucrării

1. PROPRIETĂŢI FIZICE ALE SEMICONDUCTORILOR STRATIFICAŢI GaS, GaSe, GaTe ȘI InSe NEDOPAŢI ȘI DOPAŢI
  • 1.1. Tehnologii de obţinere a monocristalelor și structura cristalină
  • 1.2. Structura benzilor electronice, proprietăţi optice și fotoelectrice
  • 1.3. Procese de intercalare
  • 1.4. Unele proprietăţi ale materialelor dopate cu Eu și ale compușilor acestuia cu calcogenii
  • 1.5. Concluzii la Capitolul 1

2. METODICA EXPERIMENTULUI, PREPARAREA ȘI CARACTERIZAREA EȘANTIOANELOR
  • 2.1. Sinteza și creșterea monocristalelor de GaS, GaTe, InSe și GaSe:Eu
  • 2.2. Structura cristalină şi morfologia suprafeţei şi a interfeţei structurilor obţinute prin tratament termic în vapori de Cd și Zn a cristalelor de GaS, GaSe, GaTe și InSe
  • 2.3. Măsurări optice
  • 2.4. Concluzii la Capitolul 2

3. PROPRIETĂŢILE OPTICE ALE MATERIALELOR AIIIBVI PRIMARE ȘI A STRUCTURILOR NANOLAMELATE OBŢINUTE PE BAZA LOR
  • 3.1. Absorbţia radiaţiei optice în semiconductorii stratificați GaS, GaSe, GaTe și InSe și în structurile nanolamelate obţinute pe baza lor
  • 3.2. Spectrele de absorbţie în regiunea marginii benzii de absorbţie fundamentală a structurilor compozite obţinute prin tratament termic al cristalelor de GaTe și InSe în vapori de Cd și Zn la temperaturi înalte
  • 3.3. Dispersia indicelui de refracţie a cristalelor de GaS și a compozitului GaS-CdS
  • 3.4. Absorbţia și reflexia radiaţiei cu hν < Eg în cristale și structuri cu semiconductori AIIIBVI și AIIBVI
  • 3.4.1. Sulfura de galiu
  • 3.4.2. Seleniura de galiu
  • 3.4.3. Telurura de galiu
  • 3.4.4. Seleniura de indiu
  • 3.5. Analiza tipurilor de vibraţii ale reţelei cristaline a compușilor primari GaS, GaSe, GaTe și InSe, și a structurilor obţinute prin tratament termic în vapori de Zn și Cd
  • 3.6. Concluzii la Capitolul 3
4. PROCESE DE GENERARE-RECOMBINARE ÎN COMPUȘII LAMELARI AIIIBVI ȘI ÎN STRUCTURILE NANOLAMELATE OBŢINUTE PE BAZA LOR PRIN TRATAMENT ÎN VAPORI DE Cd ȘI Zn
  • 4.1. Proprietăţi fotoluminescente
  • 4.1.1. Sulfura de galiu
  • 4.1.2. Seleniura de galiu
  • 4.1.3. Telurura de galiu
  • 4.1.4. Seleniura de indiu
  • 4.2. Stingerea fotoluminescenţei compușilor GaS, GaS:Eu și GaSe:Eu și a structurilor obţinute prin tratament termic al cristalelor de GaS în vapori de Cd și Zn
  • 4.3. Luminescenţa stimulată termic a compușilor GaS, GaSe, GaTe, InSe și a structurilor nanolamelare obţinute prin tratament termic al acestor compuși în vapori de Cd și Zn ......... 144
  • 4.4. Anizotropia conductibilităţii electrice a cristalelor de GaSe dopate cu Eu
  • 4.5. Fotoconductibilitatea structurilor nanolamelare obţinute pe baza compușilor GaTe, InSe și GaSe
  • 4.6. Concluzii la Capitolul 4
CONCLUZII GENERALE ȘI RECOMANDĂRI