Nanovadu un pārejas metālu halkogenīdu kodola-apvalka heterostruktūru sintēze un pielietošana
Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūta zinātniskais seminārs 26. februārī plkst. 13:00, LU CFI, Ķengaraga ielā 8, 2.stāva zālē Edgars Butanovs (LU CFI) stāstīs par tēmu “Synthesis and applications of nanowire and transition metal dichalcogenide core-shell heterostructures”.
Nanovadu un pārejas metālu halkogenīdu (TMD) apvienošana kodola-apvalka heterostruktūrās var radīt jaunas zināšanas par dažādu materiālu saskarvirsmu veidošanos un cietvielu reakcijām šādās sistēmās, jaunas nanostruktūras ar uzlabotām īpašībām un jaunas TMD sintēzes metodes, jo nanovadi ir ērta platforma materiālu audzēšanas pētīšanai. Disertācija ir veltīta dažādu materiālu nanovadu un TMD kodola-apvalka heterostruktūru izstrādei un raksturošanai, un to pielietojamības novērtēšanai izmantošanai fotodetektoros. Ir demonstrētas jaunas kodola-apvalka nanovadu sintēzes metodes. Šajā darbā izstrādātās metodes neaprobežojas tikai ar pētītajām heterostruktūrām, bet var tikt piemērotas arī citiem materiāliem, ja tiek apsvērta to saderība. Šis darbs sniedz ieskatu arī tajā, kā dažu atomāru slāņu plāns pārklājums var mainīt ZnO nanovada fotoelektriskās īpašības.
Tēzes:
1. Ir demonstrēta jaunu ZnO-WS2 kodola-apvalka nanovadu heterostruktūru sintēze, pie 800°C sulfurējot WO3 pārklājumu, kurš iepriekš uzklāts uz nanovadiem ar reaktīvu magnetrona izputināšanu. Atsevišķu ZnO-WS2 nanovadu fotodetektoriem piemīt labāka fotojutība īsajā viļņa garumu diapazonā un īsāks fotoreakcijas laiks, salīdzinot ar tīriem ZnO nanovadiem, un tiem piemīt līdz 7 A/W liela spektrālā jutība pie 405 nm viļņa garuma apgaismojuma.
E. Butanovs, S. Vlassov, A. Kuzmin, S. Piskunov, J. Butikova, B. Polyakov. Fast-response single-nanowire photodetector based on ZnO/WS2 core/shell heterostructures. ACS Appl. Mater. Interfaces. 10, 13869-13876 (2018)
B. Polyakov, K. Smits, A. Kuzmin, J. Zideluns, E. Butanovs, J. Butikova, S. Vlassov, S. Piskunov, Y. Zhukovskii. Unexpected epitaxial growth of a few WS2 layers on {1 00} facets of ZnO nanowires. J. Phys. Chem. C. 120, 21451-21459 (2016)
2. Ir demonstrēta jaunu ZnO-PbI2 nanovadu heterostruktūru sintēze. Ir izstrādāta jauna dažu slāņu PbI2 sintēzes metode – PbOx pārklājuma, iepriekš uzklāta ar reaktīvu magnetrona izputināšanu, jodēšana pie 420°C. Atsevišķu ZnO-PbI2 nanovadu fotodetektoriem piemīt zemāka tumsas strāva un īsāks fotoreakcijas laiks, salīdzinot ar tīriem ZnO nanovadiem, un tiem piemīt līdz 0.6 A/W liela spektrālā jutība pie 405 nm viļņa garuma apgaismojuma.
E. Butanovs, S. Piskunov, A. Zolotarjovs, B. Polyakov. Growth and characterization of PbI2-decorated ZnO nanowires for photodetection applications. J. Alloys Compd. 825, 154095 (2020)
3. Ir demonstrēta jaunu ZnO-MoS2 kodola-apvalka nanovadu heterostruktūru sintēze, pie 700°C sadalot un sulfurējot amonija molibdāta tetrahidrāta pārklājumu, kurš iepriekš uzklāts uz nanovadiem ar iemērkšanu šķīdumā, un salīdzināta ar līdzīgu divpakāpju metodi – ar magnetrona izputināšanu uzklāta MoO3 pārklājuma sulfurēšanu. Ar abām metodēm var iegūt kristālisku MoS2 apvalku, taču molibdēna prekursora nogulsnēšanas metode nodrošina ievērojami plānāku dažu slāņu MoS2 apvalku, salīdzinot ar magnetrona uzputinātu MoO3. Tika novērota ZnS starpslāņa izveidošanās starp ZnO kodolu un MoS2 apvalku.
E. Butanovs, A. Kuzmin, J. Butikova, S. Vlassov, K. Smits, B. Polyakov. Synthesis and characterization of ZnO/ZnS/MoS2 core-shell nanowires. J. Crys. Growth. 459, 100-104 (2017)
4. Ir demonstrēta jaunu GaN-ReS2, ZnS-ReS2 un ZnO-ReS2 kodola-apvalka nanovadu heterostruktūru sintēze. Ir izstrādāta jauna dažu slāņu ReS2 sintēzes metode – ReOx pārklājuma, iepriekš uzklāta ar reaktīvu magnetrona izputināšanu, sulfurēšana pie 800°C. Tika novērota ZnO nanovadu rekristalizācija un pārveidošanās par ZnS fāzi jau zem temperatūras, kura nepieciešama kristāliska ReS2 augšanai, savukārt GaN un ZnS nanovadi tika konstatēti kā stabili kodola-apvalka heterostruktūru sintēzei.
E. Butanovs, A. Kuzmin, S. Piskunov, A. Kalinko, B. Polyakov. Growth of a few-layer ReS2/semiconductor nanowire core/shell heterostructures by rhenium oxide sulfurization. Raksts sagatavots un iesniegts žurnālā.