Grafēnu saturošo slāņainu nonostruktūru veidošana un to īpašību pētījumi

Abstract

Promocijas darbs ir veltīts jaunu, uz unikālā materiāla –grafēna(G)balstītu slāņainu nanomateriālu ar uzlabotu struktūru, optiskām un termoelektriskām īpašībām izveidošanai, to pārbaudei pielietojumam elektroniskās, termoelektriskās un fotojutīgāsierīcēs. Darbā izstrādātas metodikas termoelektriskā (TE) materiāla Bi2Se3atsevišķu nanostruktūru un nanostrukturēto pārklājumu sintēzei uz dažādām virsmām (stikls, kvarcs, G, ITO, AAO). Izveidots TEierīces prototips, balstīts uz Bi2Se3nanostrukturētā pārklājumu, ieslēgtu starp diviem Gslāņiem. Pirmo reizi ir izveidoti G/ZnOnanolamināti ar dažādu Gstarpslāņu skaitu un ZnOslāņu biezumu. Izpētītas šo struktūru kristāliskās un optiskās īpašības atkarībā no Gslāņu skaita un ZnOslāņu biezuma, kas ir svarīgi to perspektīviem pielietojumiem optiskos sensoros un optoelektroniskās ierīcēs. Uz Gpamatnēm ir izveidotas Bi2Se3/ZnOslāņainas heterostruktūras, izpētīta Gpamatnes ietekme uz ZnOkārtiņas struktūru un optiskām īpašībām. Ir izskaidroti lādiņu pārnešanas procesi, kas notiek Gsaturošās slāņainās nanostruktūrās un atbild par šo struktūru optisko un TEīpašību uzlabošanu.

The doctoral thesis is dedicated to the fabrication ofnew layered nanomaterials with improved structure, optical and thermoelectric(TE)properties, and to testing of these nanomaterials for applications in electronic, TEand photosensitive devices. The fabricated nanomaterials are based on the uniquecarbon allotrope –graphene(G)–joined together with the well-known TEand/or optically active materials such as Bi2Se3and ZnO.In this work, methodologies for the synthesis of individual nanostructures and nanostructured coatings of Bi2Se3on different surfaces (glass, quartz, G, ITO, AAO) are developed. A prototype of a TEdevice based on Bi2Se3nanostructured coating enclosed between two Glayers is demonstrated. G/ZnOnanolaminates with a different number of Glayers and ZnOinterlayers with different thicknesses are fabricated for the first time. The crystalline and optical properties of these structures in relation to the number of Ginterlayers and thickness of ZnOlayers are investigated, which is important for their prospective applications in optical sensors and optoelectronic devices. Bi2Se3/ZnOlayered heterostructures on Gsubstrate are synthesized, the impact of the Gsubstrate on the structure and optical properties of the ZnOlayer is investigated. The charge transfer processes that occur in G-containing layered nanostructures and are responsible for the improvement of the optical and TEproperties of these structures are clarified