Mgr. Zdeněk Remeš, PhD.
Příprava a charakterizace nanokrystalů diamantu a ZnO.

v stredu 27. marca 2019, o 14:00 h.
prednášková miestnosť CH14, nová budova FChPT STU Bratislava

Nanokrystaly diamantu a oxidu zinečnatého jsou v současné době předmětem velké pozornosti základního výzkumu, neboť jsou dostatečně chemicky stabilní  a jejich vlastnosti lze výrazně ovlivňovat modifikací povrchu. Tyto materiály vykazují vysokou optickou propustnost, vysokou tepelnou vodivost, vysoký index lomu, stabilní fotoluminiscenci při pokojové teplotě a možnost řízené elektrické vodivosti dopováním. Barevná luminiscenční centra v diamantu jsou intenzivně zkoumána pro aplikace v medicíně i v kvantové informatice.   Existuje mnoho různých technologií přípravy ZnO nanokrystalů jako je chemické depozice z par, magnetronové naprašování, hydrotermální syntéza atd. Naproti tomu, krystaly syntetického diamantu se dnes připravují výhradně buď alotropní modifikací uhlíku za vysokého tlaku a teploty (HPHT proces) nebo za sníženého tlaku v mikrovlnném plasmovém doutnavém výboji ze směsi metanu a vodíku. Vliv povrchu na vlastnosti nanokrystalů studujeme pomocí optické absorpční (PDS), fotoluminescenčni a infračervené vibrační spektroskopie (FTIR). Dále pak pomocí fotoelektronové spektroskopie (XPS) a elektronové paramagnetické rezonance (EPR).

V našem předchozím výzkumu jsme použili ZnO nanosloupky  syntetizované hydrotermální metodou, jako elektrodu v tenkovrstvých solárních článcích. Dokázali jsme, že vertikálně orientované ZnO nanosloupky vyhovují požadavkům na vysoce efektivní konverzi solární energie. Fotoluminiscence  pozorovaná jako široký pás v rozsahu spektra 550-650 nm významně poklesla po plasmové hydrogenaci, zatímco elektrická vodivost, infračervená absorpce a intenzita luminiscence související se zářivou excitonovou rekombinací v blízké ultrafialové oblasti se významně zvýšila. Po plazmové hydrogenaci byla pozorována silné potlačení signálu elektronové paramagnetické rezonance (EPR) související s barevným centrem  F +. To dokládá silný vliv povrchových defektů na luminiscenční vlastností nanosloupků ZnO.

Zabývali jsme se řízenou tvorbou barevných center v diamantu na bázi N a Si jak během depozice tak po depozici. Např. ozařovali jsme velké množství diamantového prášku v cyklickém relativistickém elektronovém akcelerátoru typu Microtron v MeV oblasti energií. Následně byli vytvořeny žíháním aktivní barevná centra na bázi dusíku. Takto aktivovaný diamant vykazuje při excitaci zeleným laserem 532 nm velmi silnou a stabilní žlutou (575 nm) a červenou (637 nm) fotoluminiscenci. Luminiscence barevného centra Si-V v  diamantu je lokalizována v blízké infračervené oblasti spektra (738 nm).