Грицак Л. Р. Синтез і характеризація матеріалів з різною розмірністю на основі ZnO

Дисертаційна робота присвячена цілеспрямованій модифікації оптико-спектральних, електричних, теплопровідних та фотокаталітичних властивостей оксиду цинку шляхом пониження розмірності системи і змін технологічних процесів для отримання ефективних багатофункціональних матеріалів для оптоелектронних приладів. В результаті досліджень електричних і теплопровідних властивостей композитів на основі нано- та мікропорошків оксиду цинку, встановлено, що підвищення коефіцієнта теплопровідності композиту при використанні нанопорошку замість мікропорошку ZnO зумовлене балістичною теплопровідністю, зростанням екситонної теплопровідності та зменшенням контактного теплового опору. Проведено дослідження низькотемпературних спектрів фотолюмінесценції наноструктур ZnO, вирощених гідротермічним методом. Виявлено та інтерпретовано два чітко виражені піки: більш інтенсивний з максимумом при 3,36 еВ і менш інтенсивний при 3,32 еВ. На основі проведених досліджень термостимульованої люмінесценції (ТСЛ) наноструктур ZnO, вирощених з парової фази на сапфіровій підкладці, отримана інформація про природу їхньої “зеленої” смуги випромінювання. Визначено параметри центрів прилипання: енергію іонізації пасток, переріз захоплення носіїв заряду пасткою та частотний фактор. Отримані результати досліджень люмінесценції наноструктур ZnO є важливими для створення ефективних світлодіодів та лазерів на їхній основі. Досліджено вплив іонного бомбардування на фотокаталітичні властивості наноструктур оксиду цинку, вирощених з парової фази та гідротермічним методом. Встановлено, що для наностержнів ZnO, вирощених з парової фази, переважаючими дефектами поверхні є вакансії цинку, а для наностержнів, вирощених гідротермічним методом ‒ висока концентрація гідроксильних груп. Виявлений значний ефект підвищення швидкості розкладання барвника під дією електричного поля зумовлений ефективнішим перерозподілом зарядів та більшою кількістю гідроксильних радикалів на поверхні каталізатора. Проведено фрактальний аналіз поверхні синтезованих нано- і мукроструктур оксиду цинку. Розроблено технологію отримання нанокомпозитних фотокаталізаторів на основі оксиду цинку та поруватого кремнію (ZnO/p-Si). Продемонстровано, що “наноквiти” ZnO мають бiльш розвинену поверхню порiвняно з плiвками чи вертикально орiєнтованими наностержнями оксиду цинку. Розроблено технологію отримання нанокомпозитних фотокаталізаторів на основі нанастержнів оксиду цинку та бішару оксиду графену (ZnO/rGO). Оцінено поглинання відновленого оксиду графену у видимому спектральному діапазоні та розрахована мінімальна енергія електронного переходу. Досліджено каталітичні властивості нанокомпозита при деградації метилоранжу та здійснено порівняльний аналіз з характеристиками окремо взятих бішару rGO та наноструктур ZnO.