Виявлено зв'язок між спектрами фотолюмінесценції поруватого кремнію та його термоелектретними властивостями. Досліджено вплив електричного поля на інтенсивність і спектральне положення максимуму смуги фотолюмінесценції шарів поруватого кремнію. Аналіз спектрів світловипромінювання вказував на прояв декількох механізмів рекомбінації носіїв заряду в поруватому шарі. Створено модель світловипромінювання поруватого кремнію, яку підтверджено результатами експериментальних досліджень.

Індекс рубрикатора НБУВ: В379.271.4

Рубрики:

Фотоелектричні явища

Шифр НБУВ: Ж16425 Пошук видання у каталогах НБУВ 

На сьогоднішній день існує висока потреба в дешевих портативних газових сенсорах для оперативного моніторингу навколишнього середовища й атмосфери житлових приміщень, а також, у різних галузях промисловості. Останнім часом гібридні наносистеми на основі провідних полімерів, легованих напівпровідниковими наночастинками різної природи знаходяться в центрі підвищеної уваги як матеріали для сенсорних елементів. Мета досліджень - створення сенсорних елементів на основі композитних плівок полі-3,4-етилендіоксітіофену в поєднанні з нанокристалами поруватого кремнію та оксиду цинку і вивчення відгуку їх електричного опору на адсорбцію молекул газів різної природи. Структуру наночастинок ZnO та порошку поруватого кремнію було досліджено за методом рентгенівської дифракції. Характеристики органо-неорганічних композитних плівок було визначено за допомогою скануючої електронної мікроскопії та ІЧ Фур'є-спектроскопії. Для оцінки сенсорних властивостей було досліджено електричний відгук одержаних композиційних плівок на адсорбцію молекул аміаку та етанолу. Експериментальні дослідження виявили взаємодію між органічними і неорганічними компонентами нанокомпозиту й утворення монолітної гібридної плівки. Зареєстровано збільшення електричного опору сенсорних елементів внаслідок адсорбції молекул аміаку і етанолу. Встановлено, що максимальна чутливість гібридних плівок знаходиться за низьких концентрацій досліджуваних речовин. Кінетика відклику резистивних сенсорних елементів на основі гібридних композитів на зміну концентрації газів є достатньо швидкою для мікроелектронних хімічних сенсорів. Висновки: поєднання наночастинок поруватого кремнію та оксиду цинку забезпечує збільшення площі робочої поверхні сенсорів на основі плівок органо-неорганічних композитів, їх високу чутливість і селективність до молекул аміаку й етанолу.

Одержано нанокристали поруватого кремнію в епоксидній матриці. Одержані фотоелектрохімічним травленням монокристалічннх пластин з кристалографічними орієнтаціями [100] та [111] шари поруватого кремнію відокремлювали від кремнієвої підкладки за допомогою епоксидної смоли. Системи на основі наночастинок поруватого кремнію характеризувалися скануючою електронною мікроскопією. Розмір кремнієвих нанокристалів у перерізі становив від одиниць до декількох десятків нанометрів. На основі комплексних досліджень за методами імпедансної та термоактиваційної спектроскопії досліджено процеси перенесення та релаксації нерівноважних носіїв заряду. Побудовано імпедансну модель одержаних наносистем і визначено її електричні параметри. Внутрішній опір відокремлених нанокристалів поруватого кремнію становив понад 10 ГОм і на декілька порядків перевищував типовий опір поруватого шару на кремнієвій підкладці. Встановлено активаційний механізм перенесення зарядів у температурному діапазоні 270 - 350 К та визначено енергію активації електропровідності. На основі спектрів термостимульованої деполяризації виявлено локалізовані електронні стани, які впливають на перенесення зарядів у наносистемах поруватого кремнію. Розрахований енергетичний розподіл густини заповнення станів володіє максимумом у діапазоні 0,45 - 0,6 еВ. Виявлені рівні захоплення нерівноважних носіїв заряду ймовірно пов'язані з електрично активними дефектами на межі розділу між нанокристалами кремнію та епоксидною смолою.

Створено вологочутливі сенсорні елементи на основі гібридних наносистем поруватий кремній (PS) - відновлений графенів оксид (rGO). Електричні характеристики наносистем PS - rGO досліджено у частотному діапазоні 25 Гц - 1 МГц. Встановлено, що електричний опір та ємність сенсорних елементів суттєво залежать не тільки від співвідношення між вмістами наночастинок PS і rGO, а й від навколишньої атмосфери. Виявлено збільшення електричної ємності та зменшення електроопору прилизно на три порядки внаслідок збільшення відносної вологості повітря від 40 до 90 %. Проаналізовано залежність адсорбційної чутливості резистивних та ємнісних сенсорних елементів на основі наносистем PS - rGO від відносної вологості. Одержані результати демонструють високий потенціал застосування наносистем PS - rGO у сенсорах вологості.