Рудик Б. П. Структурні, оптичні та морфологічні властивості низьковимірних сполук ZnO та ZnS, отриманих електролітичним методом

Дисертаційна робота присвячена розробці методики отримання порошкоподібних нанорозмірних кристалів ZnO та ZnS методом електролітичного синтезу та дослідженню їх властивостей. Продемонстровано, що розроблений метод дозволяє отримувати низьковимірні напівпровідникові структури різного хімічного складу та морфології без використання складного обладнання та дорогих матеріалів. В роботі досліджено структурні, оптичні та морфологічні властивості нанокристалів (НК) ZnO та ZnS при варіюванні технологічних параметрів синтезу. Детально вивчено вплив на отримані матеріали температури синтезу при варіюванні останньої від кімнатної до 100С, концентрацій електроліту і густини струму в процесі їх синтезу. Методами рентгеноструктурного аналізу встановлено структуру отриманих НК, визначено їх розміри, проведено оцінки наявних в них механічних напружень. На основі досліджень синтезованих НК методом скануючої електронної мікроскопії (СЕМ) вивчено їх форму та встановлено розміри, що дозволило провести порівняння зі значеннями, отриманими іншими (непрямими) методами. СЕМ дослідження дозволили виявити кореляцію між морфологією НК та технологічними параметрами синтезу. Проведено оптичні дослідження колоїдних розчинів із НЧ ZnO та ZnS, зокрема отримано спектри поглинання, на основі яких, розраховано значення ширин забороненої зони (Eg). Отримані розміри НЧ, що визначалися за величиною їх Eg, корелюють з даними рентгеноструктурного аналізу. Встановлено вплив збільшення концентрації кисню в електроліті на спектри ФЛ синтезованих НК ZnO, зокрема ріст інтенсивності смуги ФЛ з максимумом  440 нм, який пояснено збільшенням кількості дефектів пов'язаних з оксигеном та утворенням гідроцинкіту. Продемонстровано, що відпал синтезованих НК ZnO приводить до зростання на порядок інтенсивності ФЛ внаслідок термічного розпаду гідроцинкіту до ZnO з розвинутою поверхнею, причому ширина УФ смуги ФЛ зменшується та відбувається її зміщення до характерних значень для ZnO – 392-395 нм. Методом диференціально-термічного аналізу визначені зміни фазового складу отриманого матеріалу, зареєстровано розклад гідроцинкіту на ZnO, вуглекислий газ та воду. Отримано та проаналізовано спектри синтезованих НК методом раманівського розсіяння світла, який підтвердив формування ZnO НК та їх високу кристалічну досконалість після додаткового термічного відпалу при 550° С.