Лазерные методы получения и осаждения коллоидных систем на поверхность твердых тел

• Автор: Антипов, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Методы получения наноструктурированных покрытий. Литературный обзор
1.1. Осаждение методом PVD (Physical Vapor Deposition)
1.2. Осаждение методом CVD (Chemical Vapor Deposition)
1.3. Лазерная абляция материала
1.4. Лазерная абляция материла в жидкостях
1.5. Лазерное осаждение металлов из растворов
1.6. Активация поверхности подложки
1.6.1. Активация поверхности подложки физическим механизмом
1.6..2 Химическая активация поверхности подложки
1.7. Лазерные методы получения полупроводниковых наночастиц
Выводы по главе
Глава 2. Получение коллоидных систем при лазерной абляции металлов в жидкости
2.1. Условия и результаты эксперимента
2.2. Обсуждение. Моделирование процессов лазерной абляции в жидкости
2.3 Формирование на подложке наноструктурированного слоя из полученного коллоидного раствора
Выводы по главе
Г лава 3 Механизм формирования наноструктурированных покрытий на подложке из коллоидных систем. Математическое моделирование процесса осаждения
3.1. Эксперимент и его результаты
3.2. Анализ и классификация структуры осажденных металлических наночастиц на поверхности подложки на основе подходов фрактальной геометрии. Обсуждение
3.2.1 Диффузионные процессы в коллоидных системах
3.2.2. Определение фрактальных характеристик осажденного слоя
3.3. Моделирование процесса лазерного осаждения металлических наночастиц из коллоидной системы при ограниченной диффузионной агрегации. Описание модели
3.4. Результаты моделирования и их обсуждение
3.5. Оценка дисперсности коллоидной системы и характерные параметры осажденного слоя ...73 Выводы по главе 3: перспективы использования результатов
Глава 4. Комбинированный лазерный синтез полупроводниковых наночастиц
4.2 Дефектно-деформационной анализ модифицированной поверхности
4.3 Лазерный синтез полупроводниковых структур
4.3.1. Технология формирования нанокристаллов
4.3.2.0саждение нанокристаллов с использованием капельной технологии
4.4. Математическая модель капельного осаждения частиц
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список используемой литературы:

ВВЕДЕНИЕ
Общая характеристика работы
Диссертационная работа посвящена разработке новых методов получения металлических и полупроводниковых наночастиц в жидкой среде и формированию наноструктурированных тонких пленок на поверхности твердых тел при управляемом лазерном воздействии на коллоидные растворы. Синтезируемые наноструктурированные поверхности рассматриваются как начальный этап разработки прорывных/улучшающих технологий на новых физико-химических принципах для создания устройств фотоники, наноэлектроники и элементов, основанных на квантовых эффектах, перспективных для различных приложений как в аспекте функциональных и конструкционных свойств, так и в аспекте повышения точности, воспроизводимости и управляемости самого технологического процесса.
Актуальность и перспективность работы
Наноструктурированные материалы с включениями наночастиц в основную матрицу вещества и/или на поверхность являются перспективными материалами для использования в различных областях наноэлектроники и фотоники в качестве термоэлектрических элементов, детекторов, источников излучения, элементов памяти, солнечных батарей и т.д. Физико-химические

для разработки солнечных батарей нового поколения, светодиодов, люминесцентных меток и др. [61,63,64].
Получающиеся полупроводниковые наночастицы могут быть организованы в разные структуры по определенным кристаллографическим плоскостям. Так, работе [65] рассмотрены полупроводниковые наночастицы по типу ядро/оболочка, где ядро покрыто широкозонным полупроводником. Удается также получить полупроводниковые наночастицы с разделением фотовозбужденных носителей заряда, поскольку электроны и дырки находятся в разных частях наночастицы. Варьируя параметрами образующихся полупроводниковых наноструктур, можно управлять модификацией различных свойств, в том числе и оптических.
Полупроводниковые наночастицы от 2 до Юнм фактически являются квантовыми точками, в которых движение заряда ограничено по трем пространственным координатам [62,65]. Такое ограничение приводит к вырождению энергетического спектра, и образуются дискретные уровни [61]. При этом размерные эффекты возникают при определенном размере наночастицы, которым принято считать - радиус Бора экситона в конкретном материале:

О-в = О0 -jf,
где а0 - истинный радиус Бора для электрона в атоме, s - диэлектрическая проницаемость полупроводника, т0 - масса покоя электрона, ц -приведенная масса экситона