Materiale compozite multifuncţionale din semimetale şi semiconductori în bază de nanotemplate pentru dispozitive termoelectrice şi fotovoltaice, spintronică şi fotonică

Director de proiect, gradul ştiinţific Codul (cifrul) proiectuluiInstituţia executoareTipul proiectuluiDirecţia strategicăCaracterul cercetărilorTermenul de realizareRezultatele preconizateAlocaţii bugetareCofinanţare
dr.hab Nikolaeva Albina A.
11.817.05.09A
Institutul de Inginerie Electronică şi Nanotehnologii "D. Ghiţu" al AŞM
Proiecte de cercetare ştiinţifică fundamentală şi cercetare ştiinţifică aplicativă (instituţionale)
Materiale, tehnologii şi produse inovativeAplicativ2011-01-01 - 2014-12-31
2011
Va fi creată o instalaţie automatizată de recristalizare zonală orizontală cu agent de cristalizare pentru obţinerea nanofirelor cu orientarea axei C3 în lungul axei firului din Bi şi aliajele lui. Vor fi obţinute nanofire din semimetalul Bi cu diferite orientări cristalografice, în special, cu orientare trigonală. Va fi perfecţionată şi automatizată instalaţia de măsurare a diagramelor unghiulare ale rezistenţei magnetice transversale în diapazonul de temperaturi 77-300 K, precum şi a dependenţelor de temperatură ale rezistenţei şi forţei termoelectromotoare. Vor fi efectuate testări ale teoriei de majorare a eficienţei termoelectrice, datorită efectului cuantic dimensional şi va fi evaluată influenţa tranziţiilor electronice topologice induse prin extindere asupra proprietăţilor termoelectrice, precum şi obţinerea firelor bifilare de tipul n şi p din aliajul Bi2Te3. Va fi stabilit rolul stărilor de suprafaţă şi spinul electronului asupra oscilaţiilor echidistante în câmp magnetic direct şi determinate perioadele lor; evaluată posibilitatea de a utiliza efectul în calitate de filtru de spin. Vor fi determinate condiţiile tehnologice optime ale metodelor de obţinere a nanocristalelor de ZnO cu diverse forme morfologice şi structurilor planare pentru fotoreceptoare UV. Vor fi stabilite condiţiile tehnologice optime pentru obţinerea nanotemplatelor în baza materialelor semiconductoare GaP, InP cu diametru şi densitate prestabilită. Vor fi obţinute nanocristale de ZnO cu diverse forme morfologice (prisme, tetrapozi ş.a.) prin sinteza din faza de vapori, a depunerii prin metoda magnetron şi depunerii electrochimice pentru elaborarea de LED-uri în domeniul UV al spectrului optic. Vor fi stabilite mecanismele de emisie stimulată, structura modelelor în nanocristale de ZnO în funcţie de forma morfologică la pomparea optică cu radiaţia laser în impuls. Determinarea factorilor ce asigură eficienţa înaltă a emisiei laser în nanorezonatoare pe baza nanocristalelor de ZnO. Vor fi obţinute nanotemplate semiconductoare cu arhitectură spaţială dirijată accesibile pentru utilizare în nanotehnologii la confecţionarea dispozitivelor fotonice.
2012
Pentru fabricarea firelor cu orientarea necesară a axelor cristalografice va fi asamblată instalaţia automată cu microprocesor pentru recristalizarea cu agent de cristalizare a firelor de Bi şi aliajele lui în izolaţie de sticlă. Vor fi obţinute fire din Bi pur, precum şi dopate cu impurităţi donoare şi acceptoare cu diferite orientări cristalografice. Vor fi cercetate anizotropia, forţa termoelectromotoare şi rezistenţa în funcţie de diametrul firelor, temperatură, conţinut, mărimea şi direcţia câmpului magnetic pentru a estima posibilitatea de utilizare a firelor în convertoarele termoelectrice de energie. Va fi investigată influenţa câmpului electric transversal (efectul de câmp) asupra oscilaţiilor de tipul „cuantificarea fluxului magnetic” în nanofirele de Bi pentru aplicare eventuală în spintronică. În urma studierii structurii straturilor de InP nanoporos de diferite grosimi, utilizând metoda microscopiei cu forţe atomice prin scanare tridimensională şi Raman, vor fi obţinute straturi nanoporoase ale materialelor InP cu diferit grad de porozitate şi straturi peliculare de material InP masiv (neporos). Va fi optimizată morfologia suprafeţei nanostraturilor, utilizând microscopia electronică. Vor fi obţinute: straturi de oxid de zinc cu uniformitate îmbunătăţită depuse pe substraturi de zinc cu rugozitate micşorată; straturi de oxid de zinc cu uniformitate îmbunătăţită depuse pe substraturi de ITO/sticlă cu rezistivitate mică (de ordinul 10 Ω/□); straturi de oxid de zinc pe substraturi de zinc şi de ITO/sticlă cu depuneri metalice; nanotuburi de oxid de zinc din soluţii apoase.
2013
Vor fi obţinute micro şi nanofi re în izolaţie de sticlă din izolatori topologici Bi2Te3, Bi2Se3 de tipul n şi p, precum şi aliaje Bi1-xSbx în stare semiconductoare şi cu bandă intezisă nulă, cu diferite diametre, grad de dopare şi orientare cristalografică. Metodele dezvoltate de creare a deformărilor anizotrope puternice prin alungire şi comprimare, vor permite de a cerceta multilateral infl uenţa tranziţiilor electronice topologice asupra proprietăţilor termoelectrice. Pe baza datelor obţinute la cercetarea infl uenţei astfel de acţiuni externe cum ar fi câmpul magnetic, deformarea elastică, conţinutul şi gradul de aliere, cuantifi carea dimensională asupra parametrilor termoelectrici a microfi relor, va fi efectuată optimizarea parametrilor termoelectrici şi proprietăţile mecanice ale fi relor pentru a recomanda şi crea pe baza lor dispozitive termoelectrice ce funcţionează într-un anumit diapazon de temperaturi, precum şi magneto şi tensosenzori pentru medicină şi microelectronică. Va fi elaborată tehnologia de obţinere a nanocristalelor de ZnO cu conductibilitate dirijată. Prin diferite metode tehnologice pe substraturi ITO vor fi obţinute pelicule nanostructurate de ZnO de calitate optică înaltă cu timp scurt de recombinare a purtătorilor de sarcină. Pentru dispozitive termoelectrice şi fotonice vor fi obţinute microfi re semiconductoare (Ge, InSb, Bi2Te3) şi semimetalice (Bi) cu secţiunea transversală de diferite forme. Vor fi obţinute structuri poroase de InP şi GaAs cu materiale polimerice depuse pe suprafaţa lor. Vor fi studiate proprietăţile electrofi zice, optice şi morfologia suprafeţii structurilor obţinute. Vor fi analizate şi selectate principiile de confecţionare şi funcţionare a dispozitivelor cu straturi structurate de ZnO. Vor fi elaborate fotoreceptoare rapide de tip MSM pentru domeniul ultraviolet al spectrului. Va fi evaluată posibilitatea confecţionării senzorului acustic în baza ZnO şi a dispozitivului electroluminescent pe baza joncţiunii semiconductor-polimer.
2014
Va fi dezvoltată tehnologia de fabricare a materialelor pe bază de izolatori topologici Bi2Te3, Bi2Se3, Bi1-xSbx cu conductibilitate termică joasă, în formă de fire monocristaline în izolaţie de sticlă cu parametri fiabili şi reproductibili. Va fi creată instalaţia pentru măsurarea conductibilităţii termice în fire din aliaje semiconductoare a izolatorilor topologici Bi2Te3, Bi2Se3, Bi-Sb ş.a. în înveliş de sticlă în intervalul de temperaturi 77 – 300 K şi câmp magnetic până la 1 T, precum şi instalaţia pentru măsurători de control a forţei termoelectromotoare la T = 300 K. Va fi realizat studiul complex al proprietăţilor magneto-termoelectrice a izolatorilor topologici pe bază de Bi2Te3, Bi2Se3, Bi1-xSbx şi optimizaţi parametrii magneto-termoelectrici a lor, pentru a crea minidispozitivul de răcire utilizat în medicină şi cercetări roentgenografice ale obiectelor miniaturizate. Va fi elaborată tehnologia de obţinere a nanoparticulelor de GaN şi a structurilor planare de tip ZnMgO/ZnO şi compozitelor nanocristal ZnO - polimer pentru dispozitive optoelectronice. Vor fi elaborate procedee de confecţionare a fotoreceptoarelor cu bariera Shottky şi heterojoncţiunilor în bază de ZnO. Vor fi stabilite condiţiile tehnologice şi constructive ce asigură fotosensibilitate maximă a structurilor obţinute la radiaţia optică în domeniul ultraviolet al spectrului şi studiate proprietăţile lor fotoelectrice. Va fi fabricat modelul experimental al mostrei de laborator a OLED-ului în baza peliculelor subţiri de ZnO şi a celulei solare în baza straturilor nanostructurate de ZnO/ polimer.
2011
1635.4
2012
1763.7
2013
1845.0
2014
2296.2
2011
0.0
2012
0.0
2013
0.0
2014
0.0