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


Luminescenţa şi efecte laser în filme nanostructurate şi microstructuri ZnO crescute prin depunere chimică din vapori şi electrochimică


Autor: Burlacu Alexandru
Gradul:doctor în ştiinţe fizico-matematice
Specialitatea: 01.04.10 - Fizica şi ingineria semiconductorilor
Anul:2017
Conducător ştiinţific: Veaceslav Ursachi
doctor habilitat, profesor cercetător, Institutul de Fizică Aplicată al AŞM
Consultant ştiinţific: Emil Rusu
doctor habilitat, conferenţiar universitar, Institutul de Inginerie Electronica şi Nanotehnologii "D. Ghiţu"
Instituţia: Institutul de Inginerie Electronica şi Nanotehnologii "D. Ghiţu"

Statut

Teza a fost susţinută pe 17 noiembrie 2017 în CSS şi se află în examinare la CNAA

Autoreferat

Adobe PDF document1.17 Mb / în română

Teza

CZU 621.315.592

Adobe PDF document 8.37 Mb / în română
195 pagini


Cuvinte Cheie

oxid de zinc, nanostructuri, luminescenţa, laser, laser aleatoriu, emisie stimulată, moduri Fabry–Pérot, moduri ghidate, moduri galerie şoptitoare, indice de refracţie

Adnotare

Teza este scrisă în română şi conţine mai multe compartimente: introducere, 4 capitole, concluzii generale şi recomandări, bibliografie din 273 titluri, 5 anexe, 151 pagini de text, 106 figuri şi 4 tabele. Rezultatele obţinute sunt publicate în 22 lucrări ştiinţifice. Cuvinte cheie: oxid de zinc, nanostructuri, luminescenţa, laser, laser aleatoriu, emisie stimulată, moduri Fabry–Pérot, moduri ghidate, moduri galerie şoptitoare, indice de refracţie.

Domeniul de studiu: nanotehnologii şi nanomateriale noi funcţionale.

Scopul lucrării constă în elaborarea proceselor tehnologice de creştere a nanostructurilor şi microstructurilor din oxid de zinc (ZnO) cu proprietăţi optice relevante pentru a asigura emisia stimulată şi cu morfologii care să asigure formarea rezonatoarelor cu proprietăţi dirijate şi elucidarea mecanismului efectului laser şi a modurilor de emisie în funcţie de tehnologiile aplicate şi de proprietăţile structurilor fabricate.

Obiectivele: elaborarea micro- şi nanostructurilor de ZnO prin depunerea chimică din vapori cu precursori metalo-organici (MOCVD), transport carbotermic, depunere chimică din vapori la presiuni joase (LPCVD), tratament electrochimic şi termic; investigarea influenţei parametrilor tehnologici corespunzători asupra morfologiei şi proprietăţilor optice ale materialelor crescute; studiul influenţei nanostructurării asupra rezistenţei straturilor de ZnO la acţiunea radiaţiei; identificarea canalelor de recombinare radiativă în micro- şi nanostructurile de ZnO şi estimarea posibilităţilor de aplicare a lor în calitate de medii laser active; determinarea tipurilor modurilor laser, a calităţii rezonatoarelor şi pragului de generare în micro- şi nanostructurile produse în funcţie de morfologia structurilor şi metodele tehnologice aplicate.

Noutatea şi originalitatea ştiinţifică. Au fost elucidate mecanismele de creştere, prin metoda MOCVD, LPCVD, transport carbotermic, tratament electrochimic şi termic, a structurilor sub formă de nanopuncte, nanotije, micro- şi nanotetrapode, micro- şi nanodiscuri hexagonale, diverse microstructuri, straturi dense şi straturi poroase de ZnO. Au fost stabilite canalele de recombinare radiativă în structurile de ZnO crescute în funcţie de condiţiile tehnologice. Au fost identificate condiţiile tehnologice, care asigură calitatea optică necesară pentru emisia stimulată şi efectul laser. În aceste structuri au fost identificate moduri de tipul Fabry–Pérot, moduri ghidate, moduri galerie şoptitoare şi efectul laser aleatoriu cu un factor de calitate de până la 3000. În premieră s-a demonstrat dirijarea cu dimensionalitatea mediului laser aleatoriu în material ZnO nanostructurat. În premieră s-a demonstrat combinarea tipurilor de moduri laser în microstructuri de ZnO. A fost propus un instrument nou efectiv pentru studiul indicelui de refracţie al ZnO în funcţie de temperatură analizând poziţiile modurilor Fabry–Pérot în microtetrapode. În premieră s-a demonstrat că nanostructurarea ZnO conduce la creşterea rezistenţei la iradierea cu ioni grei.

Problema ştiinţifică soluţionată constă în identificarea canalelor de recombinare radiativă în structuri de ZnO şi elaborarea nanolaserelor şi microlaserelor cu factorul de calitate, tipul şi structura modurilor dirijate prin morfologia, forma şi dimensiunile structurilor crescute.

Importanţa teoretică şi valoarea aplicativă a lucrării. Au fost determinate mecanismele de creştere a structurilor de ZnO, canalele de recombinare radiativă, tipul şi structura modurilor de emisie laser în funcţie de morfologia, forma şi dimensiunile structurilor obţinute prin diferite procedee tehnologice. Tehnologiile elaborate lărgesc posibilităţile de design a rezonatoarelor oferind posibilitatea producerii microlaserelor bazate pe nanofire, microdiscuri, microtetrapode şi pe microstructuri asamblate din aceste elemente pentru utilizarea în microcircuite optoelectronice, sisteme fotonice, sisteme de identificare şi securizare. Metoda carbotermică oferă posibilitatea producerii dispozitivelor optoelectronice cu un cost scăzut şi o calitate înaltă.

Dispozitivele bazate pe nanostructuri de ZnO pot fi utilizate la nivele de radiaţie mai înaltă. Iradierea cu ioni grei urmată de calcinare este o metodă nouă de creştere a calităţii optice. 6

Cuprins


1. METODE DE CREŞTERE, LUMINESCENŢA ŞI EFECTE LASER ÎN STRUCTURI DE ZnO (ANALIZĂ BIBLIOGRAFICĂ)
  • 1.1. Metode tehnologice de creştere a nanostructurilor şi microstructurilor de ZnO
  • 1.2. Luminescenţa cristalelor, filmelor şi structurilor de ZnO
  • 1.3. Efecte laser în structuri de ZnO
  • 1.3.1. Emisia stimulată şi rezonatoare laser în microtije şi nanofire de ZnO
  • 1.3.2. Efecte laser în micro- şi nano-tetrapode de ZnO şi lasere aleatorii în baza structurilor de ZnO
  • 1.4. Concluzii la capitolul 1

2. METODELE TEHNOLOGICE DE PREPARARE A PROBELOR ŞI TEHNICA EXPERIMENTULUI
  • 2.1. Creşterea structurilor de ZnO prin depunerea chimică din vapori
  • 2.2. Depunerea electrochimică a straturilor de ZnO şi prepararea mediilor pentru lasere aleatoare în baza cristalelor de ZnSe şi ZnTe
  • 2.3. Metode de studiu a proprietăţilor filmelor nanostructurate şi microstructurilor de ZnO
  • 2.3.1. Caracterizarea SEM a nanostructurilor de ZnO
  • 2.3.2. Studiul împrăştierii Raman, luminescenţei şi efectelor laser în filme nanostructurate şi microstructuri de ZnO
  • 2.3.3. Studiul puterii fotonice de împrăştiere a luminii a mediilor poroase
  • 2.4. Concluzii la capitolul 2

3. INFLUENŢA PARAMETRILOR TEHNOLOGICI ASUPRA MORFOLOGIEI ŞI PROPRIETĂŢILOR OPTICE ALE STRATURILOR ŞI NANOSTRUCTURILOR DE ZnOI
  • 3.1. Depunerea chimică din vapori cu precursori metalo-organici (MOCVD) a filmelor nanostructurate de ZnO
  • 3.2. Depunerea chimică carbotermică din faza de vapori (CVD carbotermică) a structurilor complexe de ZnO
  • 3.2.1. Cuptorul orizontal pentru creşterea structurii complexe de ZnO sub formă de microfir
  • 3.2.2. Cuptorul vertical pentru creşterea structurii complexe de ZnO sub formă de microtorţă
  • 3.3. Depunere chimică din vapori la presiuni joase (CVD la presiuni joase) a masivelor de nanotije de ZnO
  • 3.4. Depunerea electrochimică a straturilor nanostructurate de ZnO
  • 3.5. Medii pentru lasere aleatoare din ZnO obţinute în baza cristalelor de ZnSe şi ZnTe
  • 3.6. Influenţa nanostructurării asupra rezistenţei faţă de acţiunea radiaţiei în straturi de ZnO
  • 3.7. Concluzii la capitolul 3

4. EFECTE LASER ÎN NANOSTRUCTURI DE ZnO
  • 4.1. Rezonatoare laser pentru modurile ghidate în nanotije de ZnO
  • 4.1.1. Moduri laser ghidate în nanotije singulare de ZnO
  • 4.1.2. Emisia laser în masive cvasi-bidimensionale de nanotije, microstructuri cilindrice şi masive dezordonate de nanofire de ZnO
  • 4.2. Rezonatoare Fabry–Pérot în micro-tetrapode de ZnO
  • 4.3. Studiul comparativ al modurilor ghidate şi rezonatoarelor aleatoare în structuri formate din nanotije de ZnO
  • 4.4. Microlasere aleatoare în straturi poroase de ZnO produse în baza templatelor de ZnSe şi ZnTe
  • 4.5. Moduri de tipul „galerie şoptitoare” în microdiscuri de ZnO şi combinarea rezonatoarelor de tipul „galerie şoptitoare” cu rezonatoare laser aleatoare în microstructuri formate din nanotije de ZnO
  • 4.6. Concluzii la capitolul 4

CONCLUZII GENERALE ŞI RECOMANDĂRI