Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка новых методов получения люминесцентных наноматериалов на основе оксида цинка.

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Выполнение этапа проекта
Проект
02.434.11.2017
Продолжительность работ
2005 - 2006, 15 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Внебюджетные средства
0 млн

Создание люминесцентных наноматериалов на основе оксида цинка, предназначенных для УФ-источников света.

Соисполнители

Этапы проекта

1
15.07.2005 - 30.09.2005
2
01.10.2005 - 08.12.2005
Были синтезированы наноматериалы на основе оксида цинка методами мягкой химии, термического роста из солевых смесей, гидротермальным методом.
Проведена первичная характеризация образцов (РФА,ИКЛ,ФЛ,СЭМ,ПЭМ) методами локального рентгеновского спектрального анализа и низкоэнергетичной электронной нанолюминисценции на основе сканирующей электронной микроскопии.
Получены наночастицы ZnO в матрице мезопористого оксида кремния с различным диаметром пор (с размером частиц от 1 до 5 нм).
Была проведена комплексная диагностика наноструктур. Полученные композиты были исследованы методами ПЭМ, ЭД, СЭМ,ФЛ, капилярной адсорбции азота, термического анализа, РФА, дифракции рентгеновского излучения на малых углах, люминисценции.
Развернуть
3
01.01.2006 - 30.06.2006
Объектом работы на данном этапе выполнения проекта являлись наноматериалы и наноструктуры ZnO, допированные различными ионами.
Цель работы состояла в синтезе кристаллического ZnO, допированного различными ионами in situ или в процессе пост-ростовой термохимической обработки и исследованию свойств полученных наноматериалов и наноструктур на их основе. Показаны прототипы устройств, которые можно создать на их основе.
В результате работы были синтезированы кристаллические порошки, поли- и монокристаллические слои оксида цинка, номинально чистого и допированного ионами железа, марганца, олова, кобальта, индия (методы роста из солевых смесей, гидротермального синтеза и пиролиза), получены и проанализированы данные по составу допантов и влиянию допирования на УФ люминесценцию оксида цинка при катодном и оптическом возбуждениях, проведена комплексная диагностика наноструктур методами РФА, СЭМ, ПЭМ, ИКЛ, ФЛ.
Изучен механизм формирования нанокристаллического оксида цинка при гидротермальной кристаллизации геля гидроксида цинка методом калориметрии теплового потока. Получены данные о температурных интервалах, тепловых эффектах, кинетике и механизме основных стадий. Изучено влияния ультразвукового и микроволнового воздействия на процессы высокотемпературного гидролиза и кристаллизацию аморфных гелей гидроксидов в широком температурном интервале (100-250оС), а также на микроморфологию и люминесцентные свойства ZnO.
Активация порошковых образцов ZnO ионами приводит к заметному сужению линии люминесценции в видимой области с центром 524 нм и полушириной 40 нм. На порошках ZnO получена при комнатной температуре низкопороговая (минимальное полученное значение Епор=0.56 мДж/см2) эффективная лазерная генерация с четкой модовой структурой спектров индуцированного излучения.
На кремниевых подложках изготовлены вертикальные структуры из наностержней ZnO. В сканирующем электронном микроскопе исследованы их электрические и оптические свойства.
Развернуть
4
01.07.2006 - 31.10.2006
В результате работ были разработаны доступные, экономичные и воспроизводимые методы получения люминесцентных наноматериалов на основе оксида цинка, проведена характеризация их структурных, оптических и электронных свойств; получены опытные образцы и на их основе созданы наноструктуры, моделирующие такие устройства как детектор УФ-излучения, светодиод, сенсор. Был исследован механизм роста наностержней оксида цинка из солевых смесей, а также изучен механизм формирования нанокристаллического оксида цинка при гидротермальной кристаллизации. Были получены и проанализированы спектры стимулированного излучения синтезированных образцов порошков оксида цинка, что окрывает перспективы создания порошкового лазера. Были разработаны оригинальные методики нанесения на подложки нанопроволок оксида цинка, изготовлены электрические контакты к нанопроволокам оксида цинка, определены оптические и электронные свойства нанопроволок.
Проведены эксперименты по выращиванию эпитаксиальных плёнок оксида цинка на сапфировых подложках с бомбардировкой ионами осаждаемого материала. Изготовлены планарные структуры на основе наноматериалов из чистого и легированного примесями окида цинка с использованием процессов электронной литографии. Изготовлены вертикальные структуры с наностержнями и нанопроволоками оксида цинка. Исследованы электрические и оптические свойства наноструктур с использованием методов на базе сканирующей электронной микроскопии. Изготовлены подложки на основе анодного оксида алюминия на проводящих подложках. Нанопоры анодного оксида алюминия заполнены оксидом цинка. Полученные результаты находятся на высоком научно-техническом уровне. Нелегированные наностержни оксида цинка продемонстрировали свойства на уровне лучших мировых результатов. В нелегированных наностержнях была продемонстрирована оптически возбуждённая лазерная генерация. Планарные структуры на основе наностержней оксида цинка обладали хорошей фоточувствительностью к облучению светом синего и ультрафиолетового диапазона. На основе наностержней, легированных литием и железом и обладавших ферромагнитными свойствами, были изготовлены планарные структуры. Вольт-амперные характеристики таких структур демонстрировали стабильный гистерезис. На этих структурах было продемонстрировано двухуровневое переключение сопротивления. Этот эффект может быть использован для изготовления энергонезависимых ячеек памяти. Были изготовлены гетерогенные p-n переходы на основе нелегированных наностержней оксида цинка и плёнок оксида никеля с p-типом проводимости.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы

Программное мероприятие

1.2 Проблемно-ориентированные поисковые исследования фундаментального характера
Продолжительность работ
2012, 1 мес.
Бюджетные средства
2,5 млн
Организация
CПбГЭТУ "ЛЭТИ"
профинансировано
Тема
Разработка новых методов получения люминесцентных наноматериалов на основе оксида цинка.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка методов синтеза неорганических активных солей и оксидов – перспективных материалов для современных производств химических источников тока, катализаторов и керамики.
Продолжительность работ
2009 - 2010, 14 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
3
Тема
Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований в области создания перспективных источников света.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 19 мес.
Бюджетные средства
32 млн
Количество заявок
17
Тема
Наноспектрометр ближнего поля для Раман- и люминесцентной спектроскопии единичных нанообъектов.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
5
Тема
Разработка и создание унифицированного ряда энергоэкономичных светотехнических приборов для уличного освещения на основе источников света нового поколения
Продолжительность работ
2008 - 2010, 29 мес.
Бюджетные средства
120 млн
Количество заявок
9