Naslov
Optička karakterizacija dihalkogenida prijelaznih metala u svojstvu poboljšanja parametara sinteze
(Optical characterization of transition metal dichalcogenides for synthesis parameters improvements)

Autori
Bajo, Josip

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, diplomski rad, diplomski

Mjesto
Zagreb

Datum
30.09

Godina
2020

Stranica
93

Mentor
Vujičić, Nataša ; Skoko, Željko

Ključne riječi
2-D materijali, CVD sinteza, spektroskopija, optička svojstva materijala, mikroskopija, poluvodiči
(2D materials, spectroscopy, CVD synthesis, optical properties of materials, microscopy. semiconductors)

Sažetak
Istraživanja 2D materijala posljednjih desetak godina došla su u žarište interesa znanstvene zajednice zbog svojih izvrsnih elektronskih, optičkih i mehaničkih svojstava. Osim istraživanja fundamentalnih pojava u fizici, 2D materijali postavljaju se kao izvrsno rješenje problemima s kojima će se industrija suočiti u budućnosti, poput unapređenja elektronskih uređaja koji su bazirani na silicijskim tranzistorima, u kojima će kvantno mehanički efekt tuneliranja onemogućiti željeni način rada, zbog iznimno male veličine. Nekoliko dihalkogenida prijelaznih metala izvrsna je zamjena za silicijske tranzistore, jer pri prijelazu iz cjelovitog 3D oblika u 2D jednosloj, neki od ovih materijala postaju poluvodiči s direktnim procjepom. Njihova struktura je u obliku MX2 pri čemu M predstavlja prijelazni metal, a X halkogeni element i debljine su tri atomska sloja. Budući da jednosloji dihalkogenida prijelaznih metala nisu dostupni u prirodi već se moraju naknadno izolirati, njihova sinteza visoke kvalitete na velikoj skali još uvijek predstavlja otvoreno pitanje u znanstvenoj zajednici. Stoga, kroz ovaj rad istraživat će se kvaliteta sinteze navedenih materijala optičkim tehnikama fotoluminescencijske i Ramanove spektroskopije, koje su brze i neinvazivne tehnike za karakterizaciju kvalitete uzorka, a daju informaciju o kemijskom sastavu, dopiranju i čistoći uzorka. Svi uzorci bit će sintetizirani tehnikom rasta depozicijom kemijskih para (CVD tehnika), pri čemu se optička karakterizacija radi odmah nakon sinteze, kako bi se prije idućeg ciklusa sinteze modificirali parametri na način da sinteza vodi prema željenim svojstvima uzorka. Naglasak će biti na najpoznatijem predstavniku iz obitelji dihalkogenida prijelaznih metala molibden-disulfidu MoS2, u čijem fotoluminiscencijskom spektru opažamo rekombinaciju A i B ekscitona, dok se pri dopiranim uzorcima pojavljuju i trioni. Tehnika Ramanove spektroskopije proučava vibracije kristalne rešetke te MoS2 ima dva Raman aktivna moda E12g i A1g. Mjerenja fotoluminiscencijske i Ramanove spektroskopije radit će se na istom eksperimentalnom postavu, uz pobudnu snagu lasera od 532 nm, a cilj ovog diplomskog rada je kroz detaljnu analizu navedenih spektara pronaći korelacije sa sintezom uzoraka CVD tehnikom, kako bi se istražilo koji parametri utječu na morfologiju rasta MoS2 i njegovu kvalitetu, čistoću i stvaranje defekata. Sistematičnom sintezom i detaljnom analizom spektara uočeno je kako natrij djeluje kao promotor rasta te su optimizirani parametri CVD peći. Pokazano je kako jačina toka inertnog plina argona i temperatura sumpora kao prekursora rasta imaju značajan utjecaj na morfologiju rasta MoS2, dok temperatura peći na kojoj raste MoS2 ima manji utjecaj na morfologiju rasta, ali značajan utjecaj na kvalitetu sintetiziranog uzorka te njegova elektronska svojstva. Pri povećanju temperature peći na kojoj raste uzorak pojavljuje se naprezanje uzorka MoS2, što se opaža iz linearnog pomaka položaja emisijskih ekscitonskih linija prema nižim energijama te pomakom oba Raman aktivna moda. Konačno, nakon što je ostvaren napredak u homogenosti morfologije, mjeren je optički odziv uzorka na jako maloj skali, kako bi se ispitala uniformnost istog i varijacija udjela defekata na μm skali.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Fizika

POVEZANOST RADA