Νανοδομές οξειδίου του ψευδαργύρου (ZnO) : ανάπτυξη, μικροδομή και μελέτη του ενεργειακού χάσματος

• Κύριος συγγραφέας: Ντάγκας, Αθανάσιος
• Άλλοι συγγραφείς: Ntagkas, Athanasios
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2020
• Θέματα: Λεπτά υμένια; Ημιαγωγοί; Οξείδιο του ψευδαργύρου; Ιοντοβολή; Οπτικές ιδιότητες; Ενεργειακό χάσμα; Κβαντικός περιορισμός; Sputtering; ZnO; PMM (Potential Morphing Method

Το οξείδιο του ψευδαργύρου (ZnO) δίνει σχετικά εύκολα νανοδομές με πολλές και διαφορετικές μεθόδους ανάπτυξης και βρίσκει πληθώρα εφαρμογών στην Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών. Συνήθως, λόγω αποκλίσεων από τη στοιχειομετρία, είναι ημιαγωγός n τύπου. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, η οποία πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο του ΠΜΣ Επιστήμης Υλικών, αναπτύχθηκαν λεπτά υμένια ZnO με πάχος που κυμαίνεται μεταξύ 2 - 300 nm εναποτεθειμένα σε γυαλί Corning, άμορφη πυριτύαλο και Si (100) σε συνθήκες υψηλού κενού με τη μέθοδο μάγνητρον sputtering (ιοντοβολή) που λειτουργεί σε ραδιοσυχνότητες (radio frequency (r.f.) magnetron sputtering). Το πάχος των υμενίων προσδιορίστηκε με ένα προ βαθμονομημένο σύστημα ισορροπίας χαλαζία με τη βοήθεια μετρήσεων ανακλαστικότητας ακτίνων Χ (XRR). Επίσης, τα πειράματα περίθλασης ακτίνων Χ (XRD) αποκάλυψαν το σχηματισμό εξαγωνικού ZnO με εξαιρετική υφή. Η φασματοσκοπία απορρόφησης φωτός UV/VIS έδειξε μια "μπλε μετατόπιση" του άμεσου ενεργειακού χάσματος ζώνης του ZnO. Τα πειραματικά αποτελέσματα ερμηνεύονται ως αποδεικτικά στοιχεία των αποτελεσμάτων κβαντικού περιορισμού. Αυτό υποστηρίζεται και από τις θεωρητικές προβλέψεις του οπτικού διάκενου (χάσματος), το οποίο υπολογίστηκε στο πλαίσιο της προσέγγισης ενεργούς μάζας με την επίλυση των δύο εξισώσεων (ηλεκτρονίου και οπής) Hartree-Fock. Τέλος, η παρατηρούμενη συμφωνία μεταξύ θεωρητικών και πειραματικών αποτελεσμάτων επιβεβαιώνει την ερμηνεία του κβαντικού περιορισμού.