proprietățile optice, electrice și magnetice ale...
TRANSCRIPT
Universitatea din București
Facultatea de Fizică
Școala Doctorală de Fizică
Direcţia de studiu Fizica Stării Condensate
Teză de Doctorat
Proprietățile optice, electrice și magnetice
ale nanostructurilor unidimensionale
Doctorand: Coordonator ştiinţific:
Andreea-Liliana COSTAŞ CS I Dr. Lucian PINTILIE
Măgurele – București
2015
POSDRU/159/1.5/S/137750
Universitatea din București
Vă facem cunoscut că în ziua de 29.09.2015, ora 13:00, în Amfiteatrul A4 din cadrul
Facultăţii de Fizică, Măgurele, va avea loc susţinerea publică a tezei de doctorat
intitulată:
Proprietățile optice, electrice și magnetice ale nanostructurilor unidimensionale
elaborată de Andreea-Liliana COSTAŞ
în vederea acordării titlului de DOCTOR în FIZICĂ
Avizat coordonator științific: CS I Dr. Lucian PINTILIE
cu următoarea comisie:
Preşedinte: Prof. Univ. Dr. Daniela DRAGOMAN
Facultatea de Fizică, Măgurele
Coordonator Științific: CS I Dr. Lucian PINTILIE
INCDFM, Măgurele
Referenți: CS I Dr. Ionuț ENCULESCU
INCDFM, Măgurele
Prof. Univ. Dr. Ştefan ANTOHE
Facultatea de Fizică, Măgurele
CS I Dr. Gabriel SOCOL
INFLPR, Măgurele
Vă invităm să participaţi la susţinerea publică a tezei de doctorat al cărei
rezumat este prezentat în cele ce urmează.
Măgurele
2015
Mulțumiri
Domnului CS I Dr. Lucian PINTILIE, în calitate de coordonator științific, doresc să îi mulțumesc
pentru sprijinul științific acordat în această perioadă și pentru faptul că m-a acceptat ca doctorand.
Domnului CS I Dr. Ionuț ENCULESCU îi sunt recunoscătoare pentru încrederea acordată atunci
când m-a angajat în grupul de Nanostructuri Funcționale. In acești ani, colaborarea cu membrii grupului mi-a
permis însușirea de cunoștiințe interdisciplinare, foarte utile în formarea mea ca cercetător și în obținerea
rezultatelor din cadrul acestei teze. De asemenea, îi mulțumesc pentru sprijinul științific și moral acordat, cât
și pentru faptul că a acceptat să refereze această lucrare de doctorat.
Domnului Prof. Univ. Dr. Ștefan ANTOHE îi mulțumesc pentru sprijinul științific acordat și pentru
faptul că a acceptat să fie referent al acestei teze de doctorat.
Domnului CS I Dr. Gabriel SOCOL îi mulțumesc pentru faptul că a acceptat să refereze această teză.
De asemenea, aș vrea să mulțumesc membrilor grupului din care fac parte, pentru ajutorul acordat în
diferite etape ale acestei teze: CS II Dr. Nicoleta PREDA (sinteze chimice de nanofire), ACS Dr. Camelia
FLORICA (inițierea și îndrumarea în tehnici de camera curată și prepararea de nanofire prin oxidări în aer),
CS II Dr. Elena MATEI (obținerea de nanofire prin depuneri electrochimice), ACS Drd. Mihaela BEREGOI
(ajutor acordat în camera curată), iar CS I Dr. Monica ENCULESCU, ACS Drd. Alexandru EVANGHELIDIS
și ACS Dr. Cristina BUSUIOC le mulțumesc pentru discuțiile constructive din această perioadă.
În mod deosebit aș vrea să îi mulțumesc ACS Dr. Camelia Florica pentru prietenie, pentru sprijinul
științific acordat în special în camera curată (unde am petrecut foarte mult timp împreună) și pentru suportul
moral dat înainte de susținerea examenelor și prezentărilor.
Îi mulțumesc în mod special CS II Dr. Nicoleta Preda pentru analiza obiectivă asupra tezei, pentru
sfaturile constructive și corecturile sugerate în vederea redactării tezei (acestea fiind de un real folos în
elaborarea variantei finale), cât și pentru încurajările continue din cei trei ani.
Domnului Prof. Univ. Dr. Lucian ION și domnului CS I Dr. Victor KUNCSER le mulțumesc pentru
ajutorul oferit în vederea efectuării măsurătorilor electrice în patru puncte și, respectiv, realizării
măsurătorilor magnetice (moment magnetic în funcție de câmp magnetic).
Domnului CS III Dr. Ionel STAVARACHE, domnului ACS Drd. Andrei KUNCSER și doamnei CS
Drd. Georgia BONI le mulțumesc pentru ajutorul dat în efectuarea măsurătorilor magnetice (rezistență în
funcție de inducția magnetică), a investigațiilor de microscopie electronică analitică de înaltă rezoluție, și,
respectiv, măsurătorilor curent-tensiune la diferite temperaturi.
Domnului CS II Dr. Gigi IORDACHE și domnului Emil ION le mulțumesc pentru sprijinul ethnic
acordat în camera curată. Doamnei Maria RĂDULESCU îi mulțumesc pentru suportul moral acordat în
această periodă.
Aș vrea să mulțumesc familiei, care m-a sprijinit, în special mamei mele care a fost mereu alături de
mine și viitorului meu soț Marius, pentru înțelegerea și sprijinul oferit.
În final aș vrea să mulțumesc tuturor prietenilor și colegilor care mi-au fost aproape în această
perioadă.
Proprietățile optice, electrice și magnetice ale nanostructurilor
unidimensionale
Capitolul I. Introducere 1
I.1 Stadiul actual al cercetărilor privind nanostructurile unidimensionale 1
I.2 Obiectivele tezei 1
Capitolul II. Tehnici experimentale de preparare și investigare
ale nanostructurilor unidimensionale 3 7
II.1 Metode de preparare ale nanostructurilor unidimensionale 3
II.1.1 Metode umede de obținere ale nanostructurilor unidimensionale 3
II.1.2 Metode uscate de obținere ale nanostructurilor unidimensionale -
Oxidare termică în aer 4
II.2 Metode experimentale de caracterizare ale nanostructurilor unidimensionale 4
II.2.4 Metode de investigare ale proprietăților electrice și
magnetice 5
II.3 Proprietăți electrice și magnetice ale nanostructurilor unidimensionale 6
Capitolul III. Rezultate experimentale privind proprietățile optice,
electrice și magnetice ale nanostructurilor unidimensionale 7
III.1 Investigarea proprietăților fizice ale nanostructurilor unidimensionale
obținute prin metode umede. Aplicații în dispozitive electronice 7
III.1.1 Nanofire de Ni crescute electrochimic prin metoda șablon 7
III.1.2 Nanofire din aliaj de NiCu crescute electrochimic prin metoda șablon 10
III.1.3 Nanofire de ZnO 14
III.1.3.1 Nanofire de ZnO electrodepuse în absența unui șablon 14
III.1.3.2 Nanofire de ZnO crescute electrochimic prin metoda șablon 18
III.1.3.3 Nanofire de ZnO sintetizate prin depunere în baie chimică 24
III.2 Investigarea proprietăților fizice ale nanostructurilor unidimensionale
obținute prin metode uscate. Aplicații în dispozitive electronice 28
III.2.1 Nanofire de ZnO obţinute prin oxidare termincă în aer 28
III.2.2 Nanofire de CuO obţinute prin oxidare termică în aer 34
Capitolul IV - Concluzii și perspective 39
Referințe 42
Anexe 46
1
Capitolul I
I.1 Stadiul actual al cercetărilor privind nanostructurile unidimensionale
În ultimii ani, materialele nanostructurate s-au bucurat de un interes deosebit prin
potențialul mare de aplicații tehnologice în domenii precum: microelectronică,
optoelectronică, medicină, etc. Datorită proprietăților fizice și chimice interesante, care le
fac potrivite pentru aplicații foarte variate [1-6], nanostructurile unidimensionale reprezintă
un subiect important în cercetarea actuală. Astfel, lucrarea de față are ca scop investigarea
proprietăților optice, electrice și magnetice ale unor astfel de nanostructuri unidimensionale
semiconductoare și metalice.
I.2 Obiectivele tezei
Având în vedere interesul sporit acordat nanostructurilor unidimensionale (1D), în
lucrarea de față, atenția a fost focalizată pe următoarele nanostructuri 1D: nanofire de Ni,
nanofire din aliaj de NiCu, nanofire de ZnO și nanofire de CuO. Astfel, în primă fază s-a
realizat obținerea nanofirelor semiconductoare și metalice prin metode de preparare umede
(depunere electrochimică în membrane nanoporoase și depunere în baie chimică) și uscate
(oxidare termică în aer). Ulterior acestea au fost caracterizate prin tehnici experimentale
diferite (difracție de raze X, microscopie electronică de baleiaj, spectroscopie de raze X cu
dispersie după energie, microscopie electronică analitică de înaltă rezoluţie, spectroscopie
de reflexie difuză UV-VIS, fotoluminescență, măsurători electrice și măsurători magnetice).
În vederea studierii proprietăților electrice și magnetice ale nanofirelor semiconductoare și
metalice au fost folosite tehnici precum fotolitografia (pentru obținerea, pe substraturi de
SiO2/Si, a unor electrozi metalici interdigitati de Ti/Au), litografia cu fascicul de electroni şi
depunerea asistată de fasciculul de ioni (pentru contactarea nanofirelor plasate pe
substraturile conţinând electrozii de Ti/Au). Informațiile obținute sunt foarte utile în
perspectiva integrării nanofirelor în dispozitive de tip tranzistor cu efect de câmp şi diode.
Teza este structurată în patru capitole și prezintă proprietățile optice, electrice și
magnetice ale unor nanofire semiconductoare și metalice.
În Capitolul I este prezentat stadiul actual al cercetărilor privind nanostructurile 1D,
în special a celor de tip nanofire pe bază de ZnO, CuO, Ni și NiCu și obiectivele principale
ale acestei lucrări.
2
În Capitolul II sunt prezentate pe scurt metodele de preparare folosite la obținerea
nanofirelor semiconductoare și metalice studiate. De asemenea, sunt descrise și tehnicile
experimentale, tehnicile litografice folosite pentru contactarea nanofirelor și modelele
teoretice utilizate în explicarea proprietăților electrice și magnetice ale acestora.
În Capitolul III sunt descrise rezultatele originale obținute, privind investigarea
proprietăților morfologice, structurale, optice, electrice și magnetice ale nanofirelor metalice
și semiconductoare obținute prin metode umede (electrodepunere în prezenţa sau în absenţa
unui şablon și depunere în baie chimică) și prin metode uscate (oxidare termică în aer).
Astfel, au fost redate rezultate originale referitoare la studierea proprietăților
magnetice ale unor nanofire de Ni crescute prin depunere electrochimică în şablon. De
asemenea, au fost prezentate proprietățile magnetice ale nanofirelor singulare din aliaj de
NiCu, crescute prin metoda șablon, care au prezentat un efect de magnetorezistență
anizotropică, ce poate fi controlat prin intermediul conținutului de Ni și Cu.
Tot în acest capitol sunt prezentate rezultate noi obţinute în cazul studierii
proprietăților electrice ale unor nanofire de ZnO crescute electrochimic în absenţa unui
șablon și atribuirea unui mecanism de conducție care să explice comportamentul electric al
nanofirelor în funcţie de temperatură. Creșterea nanofirelor de ZnO s-a realizat pe
substraturi de SiO2/Si conținând arii predefinite metalice de Ti/Au, obținute prin
fotolitografiei, pulverizare catodică cu magnetron în RF si evaporare termică în vid.
Lucrarea raportează rezultate originale cu privire la proprietăţile optice şi electrice
ale nanofirelor de ZnO obţinute prin depunere electrochimică, depunere în baie chimică şi
prin oxidare termică în aer, precum şi integrarea acestora în dispozitive de tip tranzistori cu
efect de câmp, având ca și canale astfel de nanofire. Măsurătorile electrice au fost efectuate
înainte și după pasivarea suprafeţei nanofirelor de ZnO cu un strat de polimer.
În continuare sunt ilustrate rezultatele obţinute în urma măsurătorilor electrice
efectuate în prezența unor soluții de KCl (la diferite concentrații) pentru tranzistorii cu efect
de câmp bazaţi pe nanofire de ZnO, preparate prin depunere electrochimică.
De asemenea, sunt redate rezultatele originale privind proprietăţile optice şi electrice
ale nanofirelor de CuO obţinute prin oxidare termică în aer la diferite temperaturi. Au fost
investigate proprietățile intrinseci ale unor nanofire singulare de CuO, proprietăţi puse în
evidenţă prin contactarea și măsurarea nanofirelor în patru puncte.
În Capitolul IV sunt prezentate concluziile generale privind studiile realizate pe
nanofirele metalice și semiconductoare investigate, precum şi aplicaţiile de tip tranzistor cu
efect de câmp şi diode, în care pot fi integrate.
3
Capitolul II
II.1 Metode de preparare ale nanostructurilor unidimensionale
II.1.1 Metode umede de obținere ale nanostructurilor unidimensionale
În ultimii ani au fost dezvoltate metode diferite de obţinere a nanofirelor, de la metode
umede (depunere electrochimică, depunere în baie chimică, depunere autocatalitică, sinteză
prin sol-gel, creștere hidrotermală) [7-14], la metode uscate (oxidare termică, pulverizare
catodică cu magnetron, evaporare termică, epitaxie cu fascicul molecular, depunere prin laser
pulsat) [15-19].
Electrodepunerea (depunerea electrochimică) este o metodă importantă de obţinere a
nanofirelor semiconductoare (ZnO) [20-26] și metalice (Ni, aliaj de NiCu) [27-31], datorită
faptului că este o metodă ieftină, scalabilă, în care nu sunt folosite temperaturi mari de
reacție, cu ajutorul căreia pot fi obţinute nanofire cu proprietăți controlate.
În cadrul acestei teze, pentru creşterea nanofirelor de ZnO în absenţa unui şablon, au
fost fabricaţi electrozi interdigitaţi de Ti/Au pe substraturi de SiO2/Si prin îmbinarea
următoarelor tehnici: fotolitografie, pulverizare catodică cu magnetron în RF şi evaporare
termică în vid. În continuare, sistemul de electrozi interdigitați a fost folosit ca și electrod de
lucru într-o celulă electrochimică, într-o configuraţie tipică de trei electrozi. Pentru obţinerea
nanofirelor semiconductoare de ZnO şi metalice de Ni şi din aliaj de NiCu prin depunere
electrochimică în şablon, au fost utilizate drept şabloane membrane nanoporoase din
policarbonat. În lucrarea de față, foliile de policarbonat cu grosimea de 30 µm, au fost
iradiate cu ioni grei la energii cinetice mari în acceleratorul UNILAC de la GSI. Fiecare ion
care trece prin membrană produce o urmă cu o concentrație mare de defecte. Înainte de
procesul de corodare chimică, membranele sunt iradiate cu o lampă UV pe ambele părți timp
de 30 de minute. Procesul de foto-oxidare, ce apare în timpul iradierii UV, are rolul de a
accelera corodarea chimică în vederea obținerii unor pori cât mai uniformi [32]. În
continuare, pentru obţinerea unor pori cilindri, membranele conținând urme ionice sunt
corodate chimic cu o rată de corodare de 2 µm/h. Următorul pas a constat în depunerea
electrodului de lucru pe spatele membranei, prin pulverizarea catodică cu magnetron a unui
film de Au. Ulterior, acesta este îngroşat prin depunerea electrochimică a unui film de cupru,
în vederea obținerii unei stabilități mecanice mai bune a membranei.
4
O altă metodă umedă de preparare a nanostructurilor de ZnO o reprezintă depunerea
în baie chimică [33, 34]. Creșterea acestora se fae dintr-un mediu apos în urma reacției
chimice dintre o sare de zinc (azotat de zinc) și un compus cu proprietăți bazice (hidroxizi
metalici sau hexametilentetramină). În cadrul acestei teze, au fost sintetizate nanofire de ZnO
folosind depunerea în baie chimică. Astfel, pentru creșterea nanofirelor a fost folosită o baie
conținând Zn(NO3)2 și (CH2)6N4, la concentrații egale (0.025 mM), temperatura de reacție a
fost menținută constantă la 90 ºC, timp de 44 h (vasul de reacție a fost ținut într-o etuvă).
II.1.2 Metode uscate de obținere ale nanostructurilor unidimensionale - Oxidare
termică în aer
În continuare, nanofire semiconductoare de ZnO şi de CuO au fost obţinute utilizând
oxidarea termică în aer [35], care este o metodă uscată de preparare. Aceasta se poate face la
temperaturi și presiuni diferite, în aer sau în prezenţa unui gaz. Dimensiunile nanofirelor pot
fi controlate prin modificarea parametrilor implicaţi în procesul de oxidare: temperatura,
presiunea, timpul sau natura gazul. Astfel, în lucrarea de față, utilizând această metodă, au
fost preparate nanofire de CuO și de ZnO, utilizând metoda oxidării termice în aer a unor folii
de Cu și respectiv de Zn, la temperaturi diferite.
II.2 Metode experimentale de caracterizare ale nanostructurilor unidimensionale
Pentru investigarea proprietăților nanostructurilor unidimensionale studiate în această
teză, prin diferite tehnici experimentale, au fost folosite instalaţii din infrastructura de
cercetare a Institutului National de Cercetare Dezvoltare pentru Fizica Materialelor
(INCDFM). Tehnicile experimentale utilizate au fost: difracția de raze X, microscopia
electronică de baleiaj, spectroscopia de raze X cu dispersie după energie, microscopia
electronică analitică de înaltă rezoluţie, spectroscopia de reflexie difuză UV-VIS, și
fotoluminescență.
Pentru a putea studia proprietățile electrice și magnetice ale nanofirelor
semiconductoare și metalice, în continuare au fost utilizate tehnici litografice (descrise pe
larg în acest capitol al tezei) pentru contactarea nanofirelor singulare metalice sau
semiconductoare, în vederea perspectiva integrării nanofirelor în dispozitive de tip tranzistor
cu efect de câmp şi diode.
Fotolitografia reprezintă procesul prin care forme geometrice diferite aflate pe o
mască, sunt transferate pe un substrat prin intermediul luminii, de o anumită lungime de undă
5
λ, emisă de o lampă UV. Pentru transferarea imaginii pe substrat sunt folosite materiale de tip
fotorezist, în general, aceștia sunt polimeri care conțin o componentă fotoactivă, sensibilă la
lumină. Această tehnică a fost utilizată în combinaţie cu pulverizarea catodică cu magnetron
în RF şi evaporarea termică în vid pentru obținerea, pe substraturi de SiO2/Si, a unor electrozi
metalici interdigitati de Ti/Au., litografia cu fascicul de electroni şi depunerea asistată de
fasciculul de ioni (pentru contactarea nanofirelor plasate pe substraturile conţinând electrozii
de Ti/Au). Informațiile obținute sunt foarte utile în
Litografia cu fascicul de electroni (EBL) este o tehnică ce foloseşte, pentru scriere, un
fascicul de electroni acceleraţi la tensiuni înalte. Acesta iradiază un strat subţire de polimer,
sensibil la fasciculul de electroni, strat depus anterior iradierii pe un material. În timpul
expunerii la iradiere, legăturile polimerului se rup, iar după developare și depunerea stratului
metalic pe toată suprafața probei, se îndepărtează metalul aflat în exces prin imersarea în
acetonă (tehnica “lift-off”), obţinându-se configuraţia dorită. Tehnica EBL a fost utilizată în
cadrul acestei teze pentru contactarea nanofirelor plasate pe substraturile conţinând electrozii
de Ti/Au, contactele obţinute au fost de Ti/Au.
Depunerea asistată de fasciculul de ioni (FIBID), folosind o instalație cu fascicul
dublu focalizat, a fost utilizată în vederea contactării nanofirelor singulare de CuO pentru a
putea fabrica dispozitive electronice de tipul diode. Prin depunerea Pt folosind tehnica FIBID
se obține o matrice amorfă de carbon în care sunt încorporate nanoparticule de Pt, pe
suprafața căreia vor fi implantați ioni de Ga+ [36, 37].
În cadrul acestei teze, pentru realizarea proceselor de fotolitografie, litografie cu
fascicul de electroni şi depunere asistată de fasciculul de ioni, au fost folosite echipamente
aflate într-o cameră curată de clasă 100 (ISO EN 14644), situată în cadrul INCDFM.
II.2.4 Metode de investigare ale proprietăților electrice și magnetice
În această lucrare, pentru investigarea proprietăților electrice ale nanostructurilor 1D
au fost folosite instrumentele Keithley 4200 SCS şi Cascade Microtech MPS 150.
În cazul măsurătorilor de magnetorezistenţă a fost folosit un sistem de măsură compus
din: criostat magnetic cu circuit de răcire închis (Janis SHI-4ST-1; 4 – 300 K), electromagnet
LakeShore EM4-HVA (2,5 T) cu sursă de alimentare 642 (0 – 70 A, 35 V), controlor de
temperatură LakeShore 331S, Gaussmetru LakeShore DSP 475, Răcitor NesLab Thermoflex
2500 (2200 W, 5 – 40 oC), sursă de curent/tensiune Keithley 2612A, multimetru Keithley
6517A şi un sistem de vid HiCube Pfeiffer (10-6 torr).
6
II.3 Proprietăți electrice și magnetice ale nanostructurilor unidimensionale
În cazul nanostructurile unidimensionale metalice pot să apară efecte de tipul
anizotropie magnetică (anizotropie magnetocristalină, anizotropie magnetică de formă) [38]
sau de magnetorezistenţă (magnetorezistență anizotropică (AMR) , magnetorezistență gigant
(GMR), magnetorezistență colosală (CMR), magnetorezistență extraordinară (EMR) și
tunelare dependentă de spin (TMR)) [39-46]. Principalele aplicații ale acestor efecte sunt
senzorii de câmp magnetic, utilizați pentru a citi datele din hard disk-uri, biosenzori, MEMS
și alte dispozitive [47-49].
Mecanismele de conducţie dominante, care pot să apară în nanostructurile
unidimensionale semiconductoare sunt limitate de contactul între electrod sau material (în
acest caz putem să avem de a face cu emisia Schottky, emisia termionică în câmp, tunelarea
directă, tunelarea Fowler-Nordheim) sau de volumul materialului (curenţii limitaţi de sarcină
spaţială, conducţia ohmică, conducţia prin salturi, conducţia ionică) [50, 51].
Nanostructurile unidimensionale semiconductoare pot fi integrate în dispozitive
electronice de tipul tranzistori cu efect de câmp sau diode.
Tranzistorul cu efect de câmp (FET) este acel tranzistor pentru care conducţia
electrică între drenă și sursă are loc printr-o regiune limitată a semiconductorului (canalul),
având un singur tip de purtători de sarcină (electroni sau goluri). În lucrarea de față canalele
au fost nanofire singulare semiconductoare de ZnO și de CuO, preparate prin metode diferite.
Tranzistorul cu efect de câmp prezintă două caracteristici tipice: caracteristica de
transfer IDS = IDS (VGS) şi caracteristica de ieșire IDS = IDS (VDS). Fiecare din caracteristicile de
ieșire prezintă două regiuni distincte, o regiune liniară si o regiune de saturație.
Parametrii specifici tranzistorilor cu efect de câmp, care pot fi estimați din
caracteristicile de ieșire și de transfer sunt: raportul ION/IOFF (evaluează dacă tranzistorul este
un bun amplificator), ION = curentul de deschidere al tranzistorului (pentru care tranzistorul
este în stare ON), IOFF = curentul pentru care tranzistorul este în stare OFF (este un curent de
scurgere diferit de zero), VTSAT = tensiunea de prag în zona de saturație, VTLIN = tensiunea de
prag în zona liniară, VT = tensiunea de prag care trebuie aplicată pe poartă pentru ca
tranzistorul să funcționeze, VDSAT = tensiunea critică de trecere de la zona liniară la zona de
saturație, RON = rezistența în zona liniară, ro = rezistența în zona de saturație, S = câți mV sunt
necesari pentrua crește curentul de drenă cu un ordin de mărime, DIBL = cu câți mV se
deplasează curba IDS = f(VGS) dacă se mărește tensiunea sursă-drenă cu 1 V, gm =
transconductanța, μ = mobilitatea purtătorilor de sarcină din semiconductor și n =
concentrația de purtători din semiconductor.
7
Capitolul III
III.1 Investigarea proprietăților fizice ale nanostructurilor unidimensionale obținute
prin metode umede. Aplicații în dispozitive electronice.
III.1.1 Nanofire de Ni crescute electrochimic prin metoda șablon
Nanofirele de Ni au fost obţinute prin electrodepunere în membrane de policarbonat
având grosimea de 30 µm, densitatea porilor de 108 pori/cm2 şi diametrul porilor de 700
nm. Difractogramele XRD pentru nanofirele de Ni (Figura 1) relevă o structură cubică cu
feţe centrate, compactă şi faptul că sunt policristaline și puternic texturate. Din imaginile
SEM ale unor matrici de nanofire de Ni (Figura 2), se observă că nanofirele au o suprafaţă
netedă, un diametru de aproximativ 700 nm şi o lungime de până la 30 μm.
Figura 1 Difractogramele de raze X pentru matricile de nanofire de Ni obţinute
electrochimic, la potenţialele de lucru: (jos) -900 mV şi (sus) -1000 mV.
În ceea ce priveşte proprietăţile magnetice ale nanostructurilor metalice (în acest
caz, matricile de nanofire de Ni), mărimile caracteristice (câmpul coercitiv, momentul
magnetic de saturaţie şi momentul magnetic remanent) au o dependenţă puternică de
orientarea câmpului magnetic aplicat şi de asemenea, de dimensiunea şi forma
nanostructurilor investigate. Anizotropia magnetică descrie faptul că energia stării
fundamentale a unui sistem magnetic depinde de direcţia magnetizării. Ca urmare, energia
are un minim pentru o anumită orientare a magnetizării. Această orientare specifică se
poate raporta fie la o direcţie legată de forma geometrică a materialului (anizotropia
magnetică de formă), fie la o direcţie legată de axele cristalografice ale materialului
(anizotropia magnetocristalină).
8
Figura 2 Imaginile SEM (la măriri diferite) ale unor matrici de nanofire de Ni crescute
electrochimic la potenţiale de lucru: (a, b) -900 mV şi (c, d) -1000 mV.
Pentru a evalua proprietăţile magnetice ale unor astfel de matrici de nanofire de Ni,
a fost măsurat momentul magnetic în funcţie de câmpul magnetic extern, aplicat paralel şi
perpendicular faţă de planul matricii de nanofire de Ni (Figura 3).
Figura 3 Reprezentarea grafică a momentului magnetic în funcţie de câmpul magnetic,
aplicat paralel şi perpendicular faţă de planul matricii de nanofire de Ni crescute la
potenţiale de lucru de: (a, b) -880 mV şi (c, d) -1000 mV.
9
Astfel, s-a pus în evidenţă prezenţa unei anizotropii magnetice de formă pentru
nanofire de Ni obţinute la două potenţiale de lucru (-880 mV şi -1000 mV). Atunci când,
câmpul magnetic a fost aplicat paralel faţă de nanofire (adică de-a lungul generatoarei),
momentul magnetic de saturaţie a fost atins la un câmp magnetic mai mic decât în cazul în
care, câmpul magnetic a fost aplicat perpendicular faţă de nanofire.
Aproximaţia Stoner-Wohlfarth poate fi utilizată în cazul nanofirelor de Ni pentru a
explica proprietăţile magnetice ale acestora. Teoria reversibilităţii magnetizării prin rotaţie
coerentă a fost dezvoltată de către Stoner şi Wohlfarth pentru nanostructurile mici alungite,
astfel încât să fie considerate monodomenii magnetice [55]. Deşi această aproximaţie
descrie cazul ideal în care sistemul este considerat ca un monodomeniu magnetic, toţi spinii
comportându-se ca un tot unitar, aceasta poate oferii informaţii referitoare la
reversibilitatea magnetizării în cazul real. În acest context, pentru nanofirele de Ni, modelul
Soner-Wohlfarth [55] este prezentat în cazul rotirii coerente a spinilor, fiind ulterior aplicat
pentru cazul real.
În cazul materialelor cristaline (se consideră cazul ideal al unui monocristal), există
întotdeauna direcţii preferenţiale în lungul cărora cristalul se poate magnetiza mai uşor
(magnetizarea de saturaţie este atinsă la câmpuri magnetice mai mici) comparativ cu
magnetizarea în lungul altor direcţii, proprietate numită anizotropie magnetocristalină.
Direcţia după care cristalul se poate magnetiza cel mai uşor se numeşte direcţie de
magnetizare uşoară, iar direcţia după care el se poate magnetiza cel mai greu se numeşte
direcţie de magnetizare dificilă. Tendinţa unui corp magnetic de a-şi orienta magnetizarea
în lungul anumitor direcţii se numeşte anizotropie magnetică, iar energia asociată
diverselor orientări ale vectorului de magnetizare, în raport cu o direcţie de referinţă se
numeşte energie de anizotropie.
În general, nichelul cristalizează într-o structură cubică cu feţe centrate. Direcţia de
magnetizare uşoară coincide cu diagonala spaţială (111), iar direcţia de magnetizare dificilă
coincide cu o muchie a cubului (100), (010) sau (001). În cazul cristalelor cu structură
cubică, energia anizotropiei magnetocristaline poate fi exprimată în termeni de cosinuşii
directori ai vectorului magnetizare faţă de axele cubului [36]. După calculara cosinuşirilor
directori, se poate obţine o expresie pentru energia de anizotropie magnetocristalină Astfel,
ţinând cont de valoarea pentru K1 = -4.5 * 104 erg/cm3 [56] se poate calcula diferenţa de
energie pentru cele două direcţii Ka = 375 J/m3.
O altă marime care poate fi luată în cosiderare pentru explicarea proprietăţilor
magnetice ale nanofirelor de Ni este anizotropia de formă care îşi are originea în
10
interacţiunea de lungă distanţă de tip dipol-dipol care conduce la o polarizare magnetică a
întregului corp, dependentă de forma acestuia.
Considerând că nanofirele de Ni au forma unui sferoid alungit (aproximarea fiind
bună pentru un nanofir singular având aria secţiunii transversale circulară), poate fi
calculată energia de anizotropie de formă. Luând în considerare faptul că diametrul unui
nanofir este de 700 nm, lungimea de 30 μm, suprafaţa membranei de 0.09 cm2, iar
densitatea de nanofire este de 108 fire/cm2, poate fi estimat volumul de nanofire de Ni ca
fiind V = 9.27 * 10-6 cm3. Astfel, pentru proba P1, atunci când, câmpul a fost aplicat paralel
faţă de nanofire, magnetizarea de saturaţie va fi de aproximativ MS = ms/V ≈ 40.23
emu/cm3. Având valoarea magnetizării de saturaţie se poate calcula diferenţa de energie de
formă pentru proba P1, obţinându-se valoarea Ku1 = 6382.91 J/m3. Pentru proba P2, au fost
obţinute valorile MS ≈ 88.24 emu/cm3 şi Ku2 = 30707.91 J/m3.
De asemenea, în cazul nanofirele de Ni, au putut fi determinate şi valorile pentru
integrala de schimb J = 0.018124 eV şi pentru constanta de rigiditate A = 0.9062 * 10-11
J/m, valorile fiind într-o concordanță bună cu cele raportate în literatura de specialitate
pentru nanofirele de Ni [56, 57].
III.1.2 Nanofire din aliaj de NiCu crescute electrochimic prin metoda șablon
Un alt tip de nanofire metalice investigate au fost nanofirele din aliaj de NiCu,
obţinute tot prin depunere electrochimică în memebrane de policarbonat având grosimea de
30 µm, densitatea porilor de 109 pori/cm2 şi diametrul porilor de 130 nm.
În funcţie de potenţialele de electrodepunere, difractogramele XRD pentru
nanofirele din aliaj de NiCu (Figura 4) au pus în evidenţă o fază cubică, cu feţe centrate,
compactă, caracteristică Ni, texturată de-a lungul direcţiei (111), pentru nanofirele
electrodepuse la -900 mV, -1000 mV şi -1050 mV şi două faze cubice cu feţe centrate,
corespunzătoare Ni şi Cu, pentru nanofirele electrodepuse la -800 mV. De asemenea, se
observă că nanofirele din aliaj de NiCu sunt policristaline și texturate.
Imaginile SEM ale unor matrici de nanofire din aliaj de NiCu (Figura 5) relevă
faptul că acestea au o formă cilindrică, o lungime de până la 30 µm (corespunzătoare
grosimii membranelor polimerice) şi un raport suprafaţă la volum foarte mare.
11
Figura 4 Difractogramele de raze X pentru matrici de nanofire din aliaj de NiCu
obţinute electrochimic în membrane poroase de policarbonat, la potenţiale de depunere:
(a) -800 mV, (b) -900 mV, (c) -1000 mV şi (d) -1050 mV.
Figura 5 Imaginile SEM ale unor matrici de nanofire din aliaj de NiCu crescute
electrochimic în membrane poroase de policarbonat, la potenţiale de electrodepunere:
(a) -800 mV, (b) -900 mV, (c) -1000 mV şi (d) -1050 mV.
Matricile de nanofire din aliaj de NiCu au fost supuse unor spălări succesive în
cloroform şi diclormetan, nanofirele fiind transferate în izopropanol ultrapur. Ulterior s-a
folosit litografia cu fascicul de electroni (EBL) pentru contactarea nanofirelor singulare din
aliaj de NiCu, fiind utilizaţi electrozi interdigitaţi de Ti/Au.
În Figura 6 (a, c şi d) sunt prezentate imaginile SEM (la măriri diferite) ale unui
nanofir din aliaj de NiCu contactat prin EBL, iar în Figura 6 (b) este redată analiza EDX a
12
distribuţiei elementelor în probă. În continuare, pe nanofire singulare din aliaj de NiCu
contactate prin tehnica EBL, s-au făcut măsurători magnetice. Măsurătorile au fost
efectuate la temperatura camerei (300 K), prin aplicarea unui câmp magnetic în intervalul
de la -1 T la 1 T. Câmpul magnetic a fost aplicat paralel şi perpendicular (partea superioară
şi respectiv cea inferioară a fiecărui grafic) faţă de nanofirele singulare din aliaj de NiCu.
Intervalul de câmp magnetic extern a fost baleiat iniţial de la 0 T la 1 T, apoi de la 1 T la -1
T şi în final de la -1 T la 1 T. În toate cele patru cazuri se observă o diferenţă semnificativă
în rezistenţa nanofirului din aliaj de NiCu atunci când câmpul magnetic a fost aplicat
perpendicular faţă de nanofir, aceasta fiind datorată efectului de magnetorezistenţă.
Figura 6 (a),(c) şi (d) Imaginile SEM ale unui nanofir din aliaj de NiCu contactat
prin tehnica EBL şi (b) Analiza EDX a distribuţiei elementelor în probă.
Magnetorezistenţa calculată în funcţie de câmpul magnetic aplicat perpendicular
faţă de nanofirele singulare din aliaj de NiCu (Figura 7) poate ajunge la o valoare de
1.35% pentru nanofirele depuse la cel mai electronegativ potenţial (-1050 mV).
De asemenea, luând în considerare valorile conţinutului de Ni din nanofirele din
aliaj de NiCu (Tabelul 1 [58]), s-a observat că efectul de magnetorezistenţă depinde de
conţinutul de Ni din nanofire, având valoarea cea mai mare pentru proba în care conţinutul
de Ni este de aproximativ 92%.
13
Figura 7 Magnetorezistenţa calculată în funcţie de câmpul magnetic aplicat perpendicular
faţă de nanofirele singulare din aliaj de NiCu, nanofire crescute la potenţiale de
electrodepunere: (a) -800 mV, (b) -900 mV, (c) -1000 mV şi (d) -1050 mV.
Nr.crt. Potenţialul de
electrodepunere
Conţinutul de
Ni
Conţinutul de
Cu
1 -800 mV 20 % 80 %
2 -900 mV 54 % 46 %
3 -1000 mV 75 % 25 %
4 -1050 mV 92 % 8 %
Tabelul 1 Valorile conţinutului de Ni şi respectiv de Cu din nanofirele din aliaj
de NiCu crescute electrochimic,în funcţie de potenţialul de electrodepunere.
În cazul nanofirelor singulare din aliaj de NiCu a fost pus în evidenţă un efect de
magentorezistenţă, efect util pentru integrarea nanofirelor metalice în dispozitive de tip
senzori de câmp magnetic.
14
III.1.3 Nanofire de ZnO
III.1.3.1 Nanofire de ZnO electrodepuse în absența unui șablon
Electrodepunerea nanofirelor de ZnO în absenţa unui şablon se bazează pe
utilizarea unor electrozi interdigitaţi metalici ca electrozi de lucru în celula electrochimică.
Difractogramele XRD ale nanofirelor de ZnO crescute electrochimic (Figura 8) au
pus în evidenţă structura hexagonală de tip wurtzite, caracteristică ZnO. De asemenea,
difractogramele XRD relevă şi faptul că nanofirele de ZnO sunt policristaline, puternic
texturate, având o direcție de creștere preferenţială perpendiculară pe planul (002). Alături
de maximele de difracţie corespunzătoare ZnO, în difractogramele XRD apar şi maxime de
difracţie specifice subtratului (Au şi Si).
Figura 8 Difractogramele de raze X ale nanofirelor de ZnO crescute pe electrozi
de Ti/Au (de sus în jos) la potenţiale de depunere: -800 mV; -1000 mV şi -1100 mV.
Din spectrele de reflexie (Figura 9 (a)), utilizând reprezentarea funcţiei Kubelka-
Munk (Figura 9 (b)) s-a estimat valoarea benzii interzise, ca fiind aproximativ 3.4 eV.
Figura 9 (a) Spectrele de reflexie ale nanofirelor de ZnO crescute pe electrozi
de Ti/Au la potenţiale de depunere: -800 mV (albastru); -1000 mV (roşu)
şi -1100 mV (negru); (b) Reprezentarea grafică a funcţiei Kubelka-Munk.
15
În general spectrul de emisie pentru ZnO este caracterizat de prezenţa a două benzi
de emisie [59]. Spectrelele de fotoluminescenţă ale nanofirelor de ZnO (Figura 10 (a)),
evidenţiază cele două benzi de emisie specifice ZnO: una, intensă şi îngustă, în domeniul
UV, de origine excitonică corespunzătoare tranziţiei bandă-bandă, centrată la aproximativ
380 nm şi cealaltă, largă, în domeniul vizibil, asociată defectelor, centrată la aproximativ
560 nm. Intensitatea mare a maximului excitonic implică o calitate bună a reţelei cristaline,
deci, implicit un material cu o concentraţie mică de defecte. Din reprezentarea raportului
dintre intensitatea corespunzătoare maximului benzii excitonice şi intensitatea maximului
benzii de defecte în funcţie de potenţialele folosite la depunerea nanofirelor de ZnO
(Figura 10 (b)) se pot observa două cazuri: pentru valorile extreme ale potenţialului,
respectiv -800 mV şi -1100 mV au fost obţinute valori mai mici de 1, iar pentru -1000 mV,
valori mai mari decât 5. În acest context, valorile extreme ale intervalului sunt atribuite
unor concentrații mai mari de defecte, iar în cazul valorii intermediare avem o concentraţie
mai mică de defecte. În consecinţă, prin modificarea parametrilor implicaţi în procesul de
electrodepunere, pot fi obţinute nanofire de ZnO cu o concentraţie de defecte controlată.
Figura10 (a) Spectrele de fotoluminescenţă ale nanofirelor de ZnO crescute pe electrozi de
Ti/Au la potenţiale de depunere: -800 mV (negru), -1000 mV (verde) şi -1100 mV
(albastru); (b) Raportul dintre intensităţile corespunzătoare maximului benzii excitonice
şi maximului benzii de defecte pentru probele obţinute la potenţiale de depunere diferite.
Din imaginile SEM Figura 11 se poate observa că în general, nanofirele crescute pe
electrozii interdigitaţi metalici sunt perpendiculare pe substrat. Totuşi, unele dintre ele sunt
înclinate sau dispuse orizontal (crescute exact din marginea electrodului de lucru), acestea
fiind responsabile de formarea unor punţi conductoare între electrozii interdigitaţi de
Ti/Au. De asemenea, imaginile SEM au pus în evidenţă faptul că nanofirele de ZnO au o
suprafaţă netedă, un diametru de aproximativ 100 nm şi o lungime de până la 5 μm.
Pe aceste nanofire de ZnO auto-contactate, crescute la potenţiale de elctrodepunere
diferite pe electrozi interdigitaţi de Ti/Au, s-au efectuat măsurători electrice la
16
temperaturile: 20 K, 160 K şi 320 K. Scopul acestor măsurători a fost determinarea
mecanismului de conducţie dominant pentru nanofirele de ZnO. Măsurătorile electrice au
evidenţiat faptul că, pentru toate tipurile de nanofire de ZnO, la tensiuni mici,
caracateristicile curent-tensiune sunt liniare, iar la tensiuni mari, acestea devin neliniare.
Figura 11 Imaginile SEM (la măriri diferite) ale nanofirelor de ZnO
crescute pe electrozi interdigitaţi de Ti/Au la potenţiale de depunere:
(a, b) -800 mV; (c, d) -1000 mV şi (e, f) -1100 mV.
Unul dintre modelele care poate explica comportamentul electric al nanofirelor de
ZnO este cel bazat pe curenţii limitaţi de sarcină spaţială (CLSS). În funcţie de tipul de
distribuţie a stărilor de captură în banda interzisă a semiconductorului, există mai multe
mecanisme de tip CLSS, model explicat detaliat în Capitolul II. Astfel de mecanisme au
fost raportate în literatura de specialitate pentru nanofire semiconductoare [60, 61].
Identificarea mecanismelor de conducţie dominante s-a făcut prin reprezentarea curent-
tensiune (în scară logaritmică sau semi-logaritmică) pentru datele experimentale obţinute la
20 K şi 320 K (Figura 12). În urma investigaţiilor electrice s-a observat că mecanismul de
transport dominant este de tip CLSS. Trebuie remarcat faptul că, şi din punct de vedere
17
electric, probele obţinute la potenţialele de electrodepunere de -1100 mV şi -800 mV se
comportă diferit faţă de cea obţinută la -1000 mV, efectul fiind similar celui observat în
spectrele de fotoluminescenţă înregistrate pe aceste probe (efect datorat dependenţei
conţinutului de defecte din nanofirele de ZnO de potenţialul de electrodepunere).
Figura 12 Identificarea mecanismelor de conducţie dominante prin reprezentarea
curentului în funcţie de tensiune (în scaă logaritmică sau semi-logaritmică) pentru
datele experimentale obţinute, la 20 K (stânga) şi 320 K (dreapta), pentru nanofirele de
ZnO crescute la potenţialele: (a, b) -800 mV; (c, d) -1000 mV; (e, f) -1100 mV.
În Figura 12 (a, b) şi (e, f), pentru nanofirele de ZnO crescute la potenţialele de
electrodepunere de -1100 mV şi -800 mV, reprezentările ln(I/U) în funcţie de U, la două
18
temperaturi (20 K şi 320 K), sunt liniare. În acest context, putem discuta despre un
mecanism de conducţie de tipul CLSS cu o distribuţie liniară de stări de captură în banda
interzisă. În cazul nanofirelor de ZnO obţinute la potenţialul de electrodepunere
intermediar de -1000 mV, în reprezentarea curent-tensiune în scară logaritmică se observă:
la 20 K (Figura 12 (c)), trei regiuni distincte având un comportament tipic ohmic (I~U) la
tensiuni mici, o dependenţă pătratică (I~U2) şi o dependenţă suprapătratică (I~U2.5) şi la
320 K (Figura 12 (d)), două regiuni distincte: având un comportament tipic ohmic (I~U) la
tensiuni mici şi o dependenţă pătratică (I~U2). Cele două tipuri de dependenţă (I~U2) şi
(I~U2.5) pot fi explicate luând în considerare existenţa stărilor de captură în banda interzisă.
Astfel, pentru dependenţa pătratice (I~U2) se consideră o distribuţie discretă de stări de
captură în banda interzisă, aceasta transformându-se într-o dependenţă suprapătratică
(I~U2.5), pe măsură ce tensiunea aplicată creşte, numărul de purtători injectaţi în probă
creşte, conducând la ocuparea mai multor nivele de energie cu stări de captură.
III.1.3.2 Nanofire de ZnO crescute electrochimic prin metoda șablon
Creşterea electrochimică a nanofirelor de ZnO prin metoda şablon [52] se bazează
pe depunerea ZnO în membrane de policarbonat având grosimea de 30 µm, densitatea
porilor de 109 pori/cm2 şi diametrul porilor de 90 nm.
Difractograma XRD pentru nanofire de ZnO (Figura 13) a pus în evidenţă
caracteristicile structurale tipice ZnO crescut electrochimic. Astfel, nanofirele au o
structură hexagonală de tip wurtzite, sunt policristaline şi puternic texturate, având o
direcție de creștere preferenţială perpendiculară pe planul (002). De asemenea, se observă
şi maximele de difracţie caracteristice subtratului (Au şi Cu).
Figura 13 Difractograma de raze X pentru nanofirele de ZnO crescute electrochimic într-o
membrană poroasă de policarbonat, la potenţialul de depunere -1000 mV.
19
Pentru o analiză mai detaliată a structurii nanofirelor de ZnO, obţinute prin
electrodepunere, au fost efectuate investigaţii TEM şi SAED, rezultatele fiind prezentate în
Figura 14. În acest context, pe o grilă TEM au fost plasate succesiv picături dintr-o
suspensie conţinând nanofirele de ZnO. Din imaginile TEM (Figura 14 (a)) şi HRTEM
(Figura 14 (b)) se observă că nanofirele au un diametru de aproximativ 90 nm şi că în
structura acestora pot exista defecte. Structura hexagonală de tip wurtzite observată în
difractograma XRD a fost confirmată şi de difractograma SAED (Figura 14 (c)).
Figura 14 (a) Imaginea TEM, (b) Imaginea HRTEM şi (c) Difractograma SAED
a unor nanofire de ZnO crescute electrochimic.
Din spectrul de reflexie al nanofirelor de ZnO (Figura 15 (a)), utilizând
reprezentarea funcţiei Kubelka-Munk, a putut fi estimată valoarea benzii interzise, de
20
aproximativ 3.3 eV. Spectrul de fotoluminescenţă obţinut pe nanofirele de ZnO (Figura 15
(b)) evidenţiază o bandă de emisie largă şi intensă, în domeniul vizibil, asociată defectelor,
centrată la aproximativ 560 nm. Intensitatea mare a acestei benzi de emisie implică
formarea unui material cu o concentraţie mare de defecte, rezultat confirmat şi de
investigaţiile TEM.
Imaginile SEM ale nanofirelor de ZnO obţinute prin depunere electrochimică
(Figura 16) relevă faptul că acestea au o suprafaţă netedă şi o lungime de până la 30 μm
corespunzătoare grosimii membranei de policarbonat.
În continuare, pentru integrarea nanofirelor de ZnO în dispozitive de tip tranzistori
cu efect de câmp cu poarta situată sub semiconductor, a fost utilizată tehnica EBL în
vederea contactării nanofirelor singulare de ZnO. Imaginile SEM ale unui nanofir de ZnO
crescut electrochimic şi contactat prin EBL sunt prezentate în Figura 17 (a-c). De
asemenea, Figura 17 (d) ilustrează analiza EDX a distribuţiei elementelor în contactele
metalice de Ti/Au.
Figura 15 (a) Spectrul de reflexie şi (b) Spectrul de fotoluminescenţă pentru
nanofirele de ZnO crescute electrochimic la potenţialul de depunere -1000 mV.
21
Figura 16 Imaginile SEM (la măriri diferite) ale nanofirelor de ZnO crescute
electrochimic într-o membrană de policarbonat, la potenţialul de depunere -1000 mV.
Rezultatele masurătorilor electrice realizate pe un astfel de dispozitiv bazat pe un
nanofir singular de ZnO, prezentate în Figura 18, au evidenţiat un comportament tipic de
tranzistor cu efect de câmp cu canal de tip n.
Figura 17 (a) Imaginea SEM a electrozilor interdigitaţi metalici, utilizaţi,
(b, c) Imaginile SEM (la măriri diferite) ale unui nanofir de ZnO contactat prin EBL şi
(d) Analiza EDX a distribuţiei elementelor în contactele de Ti/Au.
22
Deoarece, studii realizate pe nanofire de ZnO au relevat faptul că, acestea se
dizolvă într-un timp relativ scurt în soluţii apoase [62], pasivarea este o etapă necesară în
vederea integrării tranzistorului cu efect de câmp bazat pe nanofire singulare de ZnO în
dispozitive de tip senzori care să funcţioneze într-un mediu lichid. Având un dispozitiv cu
un diametru al canalului de 90 nm, stările de suprafaţă devin mult mai importante pentru
proprietăţile acestuia comparativ cu dispozitivele clasice bazate pe tehnologia planară. Prin
acoperirea cu un strat de PMMA depus prin centrifugare, aceste stări de suprafaţă sunt
pasivate realizându-se un control electrostatic al porţii asupra purtătorilor de sarcină din
canal mai bun. Astfel, stratul de PMMA are un rol dublu: de pasivare a stărilor de suprafaţă
şi de protecţie a nanofirului de lichid.
În acest context, măsurătorile electrice ale tranzistorului cu efect de câmp având
canal un nanofir de ZnO, au fost efectuate înainte (Figura 18 (a, b, c)) şi după pasivarea
cu stratul de PMMA(Figura 18 (d, e, f)). Canalul semiconductor are diametrul de 90 nm şi
lungimea de 3 μm. Pasivând suprafața cu un strat subțire de PMMA se observă o creștere a
curentului pentru aceleași tensiuni aplicate.
Pentru a evalua performanțele tranzistorului cu efect de câmp bazat pe un nanofir
de ZnO crescut electrochimic au fost analizate caracteristicile de ieșire și de transfer ale
tranzistorului în vederea calculării parametrilor caracteristici pentru acest tip de dispozitiv.
Dintre acești parametrii, menţionăm mobilitatea purtătorilor de sarcină având valorile μ =
32.89 cm2/Vs (înainte de pasivare) şi μ = 38 cm2/Vs (după pasivarea cu PMMA) şi raportul
ION/IOFF cu valori de 5x103 şi 103, de asemenea înainte și după pasivarea cu PMMA. În
urma analizării valorilor tuturor parametrilor caracteristici s-a observat că acoperirea cu
stratul de PMMA a avut ca rezultat o îmbunătățire a proprietăților tranzistorului, datorită
pasivării stărilor de suprafață ale canalului.
În Figura 19 este prezentată instalația utilizată la măsurarea proprietăților electrice
în mediu lichid. Instalația este formată din: o stație de măsură, o celulă de măsură și o
pompă peristaltică ce pompează soluția cu debit constant prin celula de măsură, trecând
lichidul în mod continuu peste canalul tranzistorului (nanofirul), acoperit în prealabil cu
stratul de PMMA, pentru protejarea nanofirul de mediul apos.
Astfel, au fost realizate primele teste de măsurători în lichid ale tranzistorilor cu
efect de câmp bazați pe nanofire singulare de ZnO preparate electrochimic. În cazul de faţă,
ca soluţii apoase au fost folosite soluţii de KCl de concentraţii diferite, luând în considerare
faptul că acesta este cel mai simplu sistem pentru conducţia ionică [63]. Astfel, în Figura
23
20 se observă că, în funcție de concentrația de ioni din soluția apoasă de KCl, curentul
inregistrat scade odată cu creșterea concentrației de KCl.
Figura 18 Caracteristicile de transfer (a, d) în scară liniară și (b, e) în scară
semi - logaritmică și Caracteristicile de ieșire (c, f) pentru un tranzistor
cu efect de câmp având canal un nanofir de ZnO crescut electrochimic:
(a, b, c) înainte și (d, e, f) după pasivarea cu PMMA.
Figura 19 (a) Montajul experimental și (b) Celula folosită pentru măsurarea, în mediu
lichid, a proprietăților de transport ale unui tranzistor cu efect de câmp.
24
Figura 20 Dependența curent-timp (obţinută în soluții de KCl de concentrații
diferite) a unui tranzistor cu efect de câmp având canal un nanofir de ZnO preparat
electrochimic (pasivat cu un strat de PMMA).
III.1.3.3 Nanofire de ZnO sintetizate prin depunere în baie chimică
O altă abordare de obținere a nanofirelor de ZnO, utilizând tot o metodă umedă de
preparare, a fost depunerea în baie chimică pe substraturi de SiO2/Si dopate n++ conţinând
electrozi interdigitați metalici de Ti/Au. Difractograma XRD a nanofirelor de ZnO (Figura
21) relevă faptul că acestea au o structură hexagonală de tip wurtzite şi sunt policristaline.
Similar cu datele XRD obţinute pentru nanofire de ZnO crescute electrochimic pe electrozi
interdigitaţi metalici, şi în acest caz difractograma XRD evidenţiază maxime de difracție
specifice subtratului (Au şi Si). Din imaginile TEM (Figura 22 (a)) şi HRTEM (Figura 22
(b)) se observă că nanofirele au un diametru de aproximativ 20 nm şi că pe suprafața
acestora pot exista defecte. Difractograma SAED (Figura 22 (c)) a confirmat structura
hexagonală de tip wurtzite relevată şi de difractograma XRD a nanofirelor.
Figura 21 Difractograma de raze X pentru nanofirele de ZnO sintetizate
prin depunere în baie chimică chimic.
25
Figura 22 (a) Imaginea TEM, (b) Imaginea HRTEM şi (c) Difractograma SAED
a unor nanofire de ZnO sintetizate chimic
Din spectrul de reflexie a nanofirelor de ZnO (Figura 23 (a)) s-a putut estima
valoarea benzii interzise, ca fiind aproximativ 3.3 eV, tipică acestui semiconductor, iar din
spectrul de fotoluminescență (Figura 23 (b)) s-a evidențiat banda de emisie foarte largă si
intensă din domeniul vizibil, asociată defectelor, centrată la aproximativ 560 nm.
Din imaginile SEM ale nanofirelor de ZnO sintetizate prin depunere în baie chimică
(Figura 24) se observă că acestea sunt foarte subțiri, dese, au o suprafață netedă și o
lungime de până la 10 μm.
Şi în acest caz, a fost utilizată tehnica EBL pentru contactarea nanofirelor singulare
de ZnO în vederea integrării acestora în dispozitive de tip tranzistori cu efect de câmp cu
poarta situată sub semiconductor. În Figura 25 (a, b, c) sunt prezentate imaginile SEM ale
26
unui astfel de nanofir de ZnO sintetizat chimic şi contactat prin EBL. De asemenea,
compoziția contactelor metalice de Ti/Au a fost confirmată de analiza EDX a distribuției
elementelor în acestea (Figura 25 (d)).
Figura 23 (a) Spectrul de reflexie și (b) Spectrul de fotoluminescență pentru nanofirele de
ZnO sintetizate prin depunere în baie chimică.
Figura 24 Imaginile SEM (la măriri diferite) ale unor nanofire de ZnO sintetizate
prin depunere în baie chimică.
Similar măsurătorilor electrice realizate pe nanofire de ZnO crescute electrochimic
şi contactate prin EBL, măsurătorile electrice pe tranzistori cu efect de câmp având ca şi
canale nanofire singulare de ZnO sintetizate chimic au fost efectuate înainte și după
pasivarea cu un strat de PMMA.
27
Figura 25 (a, b, c) Imaginile SEM ale unui nanofir de ZnO contactat prin EBL şi
(d) Analiza EDX a distribuţiei elementelor în contactele de Ti/Au.
Figura 26 Caracteristicile de transfer (a, d) în scară liniară și (b, e) în scară
semi - logaritmică și Caracteristicile de ieșire (c, f) pentru un tranzistor
cu efect de câmp având canal un nanofir de ZnO sintetizat chimic:
(a, b, c) înainte și (d, e, f) după pasivarea cu PMMA.
28
Astfel, în Figura 26 sunt prezentate caracteristicile de transfer și caracteristicile de
ieșire pentru un astfel de tranzistor, înainte Figura 26 (a, b, c) și după pasivarea cu PMMA
Figura 26 (d, e, f). Canalul semiconductor are diametrul de 20 nm și lungimea de 2 μm. Se
observă că, după pasivarea cu PMMA a stărilor de suprafață, caracteristicile tranzistorului
sunt imbunătățite semnificativ, acesta funcționând într-un regim de tensiune cu un ordin de
mărime mai mic (dacă înainte de pasivare este necesară aplicarea a 20 V pe electrodul de
poartă, după pasivare, tranzistorul răspunde la o tensiune de până la 2 V).
În vederea evaluării performanțelor unui astfel de tranzistor, au fost analizate, din
nou, caracteristicile de ieșire și de transfer ale tranzistorului, în vederea calculării
parametrilor caracteristici pentru acest tip de dispozitiv. De această dată, mobilitatea
purtătorilor de sarcină a avut valorile de μ = 76.11 cm2/Vs şi de μ = 87 cm2/Vs, înainte şi
respectiv, după pasivarea cu PMMA. În cazul raportului ION/IOFF au fost obţinute de
asemenea, înainte și după pasivarea cu PMMA, valorile de 106 şi de 5x106.
Prin compararea valorilor parametrilor caracteristici ai tranzistorului cu efect de
câmp având canal un nanofir de ZnO sintetizat chimic, înainte şi după pasivarea cu
PMMA, este evidentă importanţa etapei de pasivare în imbunătaţirea semnificativă a
performanţelor tranzistorului.
III.2 Investigarea proprietăților fizice ale nanostructurilor unidimensionale obținute
prin metode uscate. Aplicații în dispozitive electronice.
III.2.1 Nanofire de ZnO obţinute prin oxidare termincă în aer
Alături de metodele umede de preparare utilizate pentru sinteza nanofirelor de ZnO,
în lucrarea de faţă a fost folosită şi metoda oxidării termice în aer a unor folii de Zn cu o
suprafață de 2 cm2. Foliile de Zn au fost inițial curățate în acetonă și alcool izopropilic,
timp de 5 min într-o baie cu ultrasunete. Oxidarea termică s-a făcut, timp de 24 h, într-un
cuptor cu convecție, la temperaturile: 400º C, 500º C și 600º C.
În difractogramele XRD ale probelor obţinute după tratamentul termic al foliilor de
Zn (Figura 27) au putut fi identificate maximele de difracţie ale ZnO în fază hexagonală de
tip wurtzite și maximele de difracție ale subtratului metalic de Zn. Indiferent de
temperatura la care s-a realizat oxidarea, nanofirele de ZnO sunt policristaline și puternic
texturate. În acord cu difractogramele XRD, imaginile SEM ale foliilor de Zn oxidate
29
termic (Figura 28) evidențiază prezența a două regiuni cu morfologii diferite, una sub
formă de nanofire, asociată ZnO, și una sub formă de film asociată Zn metalic.
Figura 27 Difractogramele de raze X pentru probele obținute prin oxidarea termică în aer
a unor folii de Zn, la temperaturile: (a) 400o C, (b) 500o C și (c) 600o C.
Figura 28 Imaginile SEM ale unor nanofire de ZnO obținute prin oxidarea termică în aer
a unor folii de Zn, la temperaturile: (a) 400o C, (b) 500o C și (c) 600o C.
30
Din imaginile TEM (Figura 29 (a)) şi HRTEM (Figura 29 (b)) ale nanofirelor de
ZnO obţinute prin oxidare termică se observă că acestea au un diametru de aproximativ 60
nm şi o cristalinitate foarte bună. Structura hexagonală de tip wurtzite observată în
difractogramele XRD ale acestor nanofire, a fost confirmată și de difractograma SAED
(Figura 29 (c)).
Figura 29 (a) Imaginea TEM, (b) Imaginea HRTEM şi (c) Difractograma SAED
a unor nanofire de ZnO obţinute prin oxidare termică în aer,
la temperatura de 500º C.
31
Din spectrele de reflexie ale nanofirelor de ZnO (Figura 30 (a)), utilizănd
reprezentarea funcției Kubelka-Munk (Figura 30 (b)) a putut fi estimată valoarea lărgimii
benzii interzise, ca fiind aproximativ de 3.2 - 3.3 eV. Spre deosebire de spectrele de emisie
ale nanofirelor de ZnO obţinute prin electrodepunere și depunere în baie chimică (metode
umede de preparare), care sunt dominate de banda de emisie asociată defectelor (din
domeniul vizibil), în cazul nanofirelor de ZnO obținute prin oxidarea termică în aer
(metodă uscată de preparare), spectrele de emisie sunt dominate de banda de origine
excitonică (din domeniul UV) (Figura 31), în acord cu rezultatele furnizate de analiza
TEM. Astfel, spectrelele de fotoluminescență obţinute pe nanofirele de ZnO, pun în
evidență cele două benzi de emisie specifice ZnO: cea de origine excitonică
corespunzatoare tranziției bandă-bandă (foarte intensă și ingustă), și cea asociată defectelor
(largă și de o intensitate mai mică). Indiferent de temperatura la care s-a realizat oxidarea
termică, intensitatea mare a maximului excitonic implică o calitate bună a rețelei cristaline,
deci un material cu un conţinut mic de defecte.
Imaginile SEM ale nanofirelor de ZnO crescute prin oxidare termică în aer la
temperaturi diferite (Figura 32) evidențiază faptul că o temperatură mai ridicată
favorizează o densitate mai mare de nanofire de ZnO.
În continuare, a fost utilizată tehnica EBL, în vederea integrării nanofirelor
singulare de ZnO crescute prin oxidare termică în aer, în dispozitive de tip tranzistori cu
efect de câmp cu poarta situată sub semiconductor. În Figura 33 (a) se observă
configurația electrozilor interdigitați cu nanofire de ZnO obţinute prin oxidare termică în
aer şi contactate prin EBL, în Figura 33 (b și c) fiind prezentate imaginile SEM ale unui
singur nanofir de ZnO contactat. Şi în acest caz, compoziția contactelor metalice a fost
confirmată de analiza EDX a distribuției elementelor în acestea Figura 33 (d).
Asemenea studiilor efectuate pe nanofire de ZnO preparate prin metode umede, şi
de această dată, investigarea proprietăților electrice ale unor astfel de dispozitive s-a făcut
prin măsurarea tranzistorilor cu efect de câmp având ca şi cananle nanofire singulare de
ZnO obţinute prin oxidare termică în aer, înainte și după pasivarea cu un strat de PMMA
(filmul polimeric fiind depus prin centrifugare).
În Figura 34 sunt prezentate caracteristicile de transfer (în scară liniară) și
caracteristicile de ieșire (în scară semi – logaritmică) pentru un tranzistor cu efect de câmp
având canal un nanofir de ZnO obţinut prin oxidare termică în aer: înainte (Figura 34 (a,
b, c)) și după pasivarea cu PMMA (Figura 34 (d, e, f)). Canalul semiconductor are
32
diametrul de 60 nm și lungimea de 1 μm. Se observă că după pasivarea stărilor de suprafață
cu stratul de PMMA, caracteristicile tranzistorului au fost, și de această dată îmbunătățite.
Figura 30 (a) Spectrele de reflexie și (b) Reprezentarea grafică a funcției Kubelka-Munk
pentru estimarea Eg a nanofirelor de ZnO obținute prin oxidare termică în aer,
la temperaturile: (a) 400oC, (b) 500oC și (c) 600oC.
Figura 31 Spectrele de fotoluminescență a nanofirelor de ZnO prin oxidare termică în
aer, la temperaturile: (a) 400oC, (b) 500oC, (c) 600oC.
33
Figura 32 Imaginile SEM (la măriri diferite) ale unor nanofire de ZnO obținute prin
oxidare termică în aer, la temperaturile: (a, b) 400o C; (c, d) 500o C și (e, f) 600o C.
Figura 33 (a) Imaginea SEM a electrozilor interdigitați metalici,
(b, c) Imaginile SEM (la măriri diferite) ale unui nanofir de ZnO contactat prin EBL
și (d) Analiza EDX a distribuției elementelor în contactele de Ti/Au.
Şi în acest caz, au fost analizate caracteristicile de ieșire și cele de transfer, în
vederea calculării parametriilor caracteristici ai tranzistorului. Astfel, mobilitatea
34
purtătorilor de sarcină este de μ = 131.1 cm2/Vs şi de μ = 147.68 cm2/Vs, înainte şi după
pasivare, iar raportul ION/IOFF este de 106, atât înainte cât și după pasivarea cu PMMA.
Figura 34 Caracteristicile de transfer (a, d) în scară liniară și (b, e) în scară
semi - logaritmică și Caracteristicile de ieșire (c, f) pentru un tranzistor
cu efect de câmp având canal un nanofir de ZnO obţinut prin oxidare termică
în aer: (a, b, c) înainte și (d, e, f) după pasivarea cu PMMA.
III.2.2 Nanofire de CuO obţinute prin oxidare termică în aer
Nanofirele de CuO au fost obținute prin oxidarea termică în aer a unor folii de Cu,
cu o suprafață de 2 cm2. În prealabil, foliile de Cu au fost curățate, prin ultarsonare, timp de
5 min, în acetonă și alcool izopropilic. Oxidarea termică s-a făcut, timp de 17 h, într-un
cuptor cu convecție, la temperaturile: 400º C, 500º C și 600º C. În difractogramele XRD ale
probelor obţinute prin oxidarea termică a foliilor de Cu (Figura 35), au putut fi identificate
35
maximile de difracţie specifice: CuO în fază monoclinică, Cu2O în fază cubică şi
subtratului metalic de Cu. Nanofirele de CuO sunt policristaline și puternic texturate,
indiferent de temperatura la care s-a realizat oxidarea.
Figura 35 Difractogramele de raze X pentru probele obținute prin oxidarea termică în aer
a unor folii de Cu, la temperaturile: (a) 400o C, (b) 500o C și (c) 600o C.
Imaginile SEM ale unor folii de Cu oxidate termic (Figura 36) evidențiază, în
acord cu difractogramele XRD, prezența a trei regiuni cu morfologii diferite,
corespunzatoare Cu metalic, stratului de Cu2O și nanofirelor de CuO.
Figura 36 Imaginile SEM ale unor nanofire de CuO obținute prin oxidarea termică în aer
a unor folii de Cu, la temperaturile: (a) 400o C, (b) 500o C și (c) 600o C.
Din spectrele de reflexie ale nanofirelor de CuO (Figura 37 (a)), utilizând
reprezentarea funcției Kubelka-Munk (Figura 37 (b)) a putut fi estimată valoarea lărgimii
benzii interzise de aproximativ 1.35 - 1.45 eV, în accord cu datele raportate în literatura de
36
specialitate [33]. Imaginile SEM ale nanofirelor de CuO crescute prin oxidare termică în
aer la temperaturi diferite (Figura 38) relevă faptul că, similar nanofirelor de ZnO obţinute
prin oxidare termică în aer, o temperatură mai ridicată favorizează o densitate mai mare de
nanofire de CuO, dar în același timp și o creştere în diametru a nanofirelor.
Figura 37 (a) Spectrele de reflexie și (b) Reprezentarea grafică a funcției Kubelka-Munk
pentru estimarea Eg a nanofirelor de CuO obținute prin oxidare termică în aer, la
temperaturile: (a) 400oC, (b) 500oC şi (c) 600oC.
Figura 38 Imaginile SEM (la măriri diferite) ale unor nanofire de CuO obţinute prin
oxidare termică în aer, la temperaturile: (a, b) 400o C; (c, d) 500o C și (e, f) 600o C.
37
Luând în considerare valorile benzii interzise şi lucrului de extracție pentru CuO, Eg
= 1.35 şi ΦCuO = 5.29 eV eV [65], precum şi valorile lucrului de extracţie pentru Ti şi Pt,
ΦTi = 4.3 eV şi respectiv Pt (ΦPt = 5.7 eV) [64], CuO face contact ohmic cu Pt și contact
Schottky cu Ti/Au. Astfel, pot fi fabricate diode bazate pe un singur nanofir de CuO
(structură M-S-M de tip Au-Ti/CuO/Pt), utilizând pentru realizarea contactului Schottky de
Ti/Au, tehnica EBL, iar pentru contactul ohmic de Pt, tehnica FIBID. Compoziția
contactelor metalice de Ti/Au (100nm/300nm) şi de Pt (300 nm) a fost confirmată de
analiza EDX a distribuției elementelor în acestea, fiind ilustrată în Figura 39 (a), iar
imaginea SEM a nanofirului de CuO contactat, prin EBL și FIBID, în două puncte, fiind
prezentată în Figura 39 (b).
Figura 39 (a) Analiza EDX a distribuției elementelor, (b) Imaginea SEM, (c) Diagrama
de benzi și (d) Caracteristica curent-tensiune pentru structura Au-Ti/CuO/Pt, obţinută
prin contactarea unui nanofir de CuO prin, EBL şi FIBID, în două puncte.
Din caracteristica curent-tensiune pentru structura Au-Ti/CuO/Pt (Figura 39 (d))
s-au obţinut valorile aproximative pentru raportul ION/IOFF şi factorul de idealitate al diodei
n ca fiind 100 şi respectiv 1.8.
Pentru a putea investiga caracteristicile intrinseci ale nanofirelor singulare de CuO
obţinute prin oxidare termică în aer, acestea au fost contactate, prin tehnica EBL și
38
măsurate în patru puncte, într-o structură de tip Au-Ti/CuO/Ti-Au [66]. Astfel, pe
substraturi de SiO2/Si cu electrozii interdigitați metalici de Ti/Au, au fost plasate picături
dintr-o suspensie de nanofire de CuO. În continuare, au fost alese nanofirele singulare de
CuO (situate convenabil între cei patru electrozi) şi contactate de aceştia utilizând tehnica
EBL, astfel încăt contactele trasate pe nanofirele singulare de CuO să fie plasate la distanțe
egale unul față de celalalt (în cazul de față distanța a fost de 3μm).
Imaginile SEM ale unui nanofir de CuO obţinut prin oxidare termică în aer şi
contactat în patru puncte prin tehnica EBL sunt prezentate în Figura 40 (a si b). În Figura
40 (c) este redată analiza EDX a distribuției elementelor în cele patru contacte metalice de
Ti/Au, confirmând compoziția acestora, iar în Figura 40 (d) este ilustrată reprezentarea
ln(ρ4p) în funcție de 1000/T pentru determinarea energiei de activare.
Figura 40 (a, b) Imaginile SEM (la măriri diferite) ale unui nanofir de CuO contactat,
prin EBL, în patru puncte; (c) Analiza EDX a distribuției elementelor în contactele de
Ti/Au și (d) Reprezentarea grafică ln(ρ4p) în funcție de 1000/T pentru determinarea
energiei de activare în cazul celor două mecanisme de conducție dominante:
activat termic și prin salturi între stările vecine cele mai apropiate.
În urma acestor studii, pentru nanofirele singulare de CuO, obţinute prin oxidare
termică în aer, a rezultat un mecanism dominant de activare la temperaturi apropiate de
temperatura camerei, cu o energie de activare de 118 meV și un mecanism dominant în
salturi între stările vecine cele mai apropiate la temperaturi joase, cu o energie de activare
de aproximativ 10 meV.
39
Capitolul IV
În cadrul acestei teze au fost investigate proprietățile optice, electrice și magnetice ale
unor nanostructuri unidimensionale de tip nanofire metalice (nanofire de Ni și nanofire din
aliaj de NiCu) și semiconductoare (nanofire de ZnO și nanofire de CuO)
Metodele de preparare folosite pentru obținerea nanofirelor metalice și
semiconductoare, au fost metode umede şi metode uscate. Pentru creșterea nanofirelor
metalice de Ni și din aliaj de NiCu s-a folosit depunerea electrochimică în prezenţa unui
șablon. Nanofirele semiconductoare, în cazul ZnO, au fost obținute prin mai multe metode:
depunerea electrochimică în prezenţa sau în absenţa unui șablon, depunerea în baie chimică și
oxidarea termică în aer, iar în cazul CuO, au fost preparate prin metoda oxidării termice în aer.
Proprietățile structurale ale nanofirelor metalice și semiconductoare au fost investigate
prin difracție de raze X și microscopie electronică analitică de înaltă rezoluție. În urma acestor
investigații s-a pus în evidență o structură cubică cu fețe centrate compactă pentru nanofirele
de Ni și cele din aliaj de NiCu, o structură hexagonală de tip wurtzite pentru nanofirele de ZnO
(indiferent de metoda de preparare) și o structură monoclinică pentru nanofirele de CuO.
Proprietățile optice, determinate prin măsurători de reflexie şi de fotoluminescenţă au
fost tipice pentru nanofirele semiconductoare de ZnO și de CuO, într-o concordanță bună cu
rezultatele raportate în literatura de specialitate. Astfel, utilizând reprezentarea funcției
Kubelka-Munk a putut fi estimată lărgimea benzii interzise, în cazul nanofirelor de ZnO fiind
obținute valori cuprinse în intervalul 3.2 – 3.4 eV, iar în cazul nanofirelor de CuO valori
cuprinse în intervalul 1.35 – 1.45 eV. În ceea ce privește proprietățile de fotoluminescenţă ale
nanofirelor de ZnO, au fost puse în evidență cele două benzii de emisie specifice ZnO, una de
origine excitonică și cealaltă asociată defectelor. În funcție de condițiile de preparare ale
nanofirelor de ZnO, umede sau uscate, responsabile de calitatea reţelei cristaline a ZnO, s-au
observat diferenţe semnificative în raportul dintre maximele celor două benzi de emisie.
Proprietățile morfologice ale nanofirelor metalice și semiconductoare au fost
investigate prin microscopie electronică de baleiaj şi prin microscopie electronică analitică de
înaltă rezoluție. În urma acestor măsurători a rezultat că: a) nanofirele de Ni au un diametru de
700 nm și o lungime de până la 30 μm; b) nanofirele din aliaj de NiCu au un diametru de 130
nm și o lungime de până la 30 μm; c) în funcție de metoda de preparare nanofirele
semiconductoare de ZnO sunt caracterizate de diametre și lungimi diferite: cele electrodepuse
40
în absenţa unui șablon au un diametru de 100 nm şi o lungime cuprinsă între 1-5 μm, cele
preparate prin electrodepunere în șablon au un diametru de 90 nm și o lungime de până la 30
μm, cele sintetizate prin depunere în baie chimică au un diametru de 20 nm și o lungime de
până la 10 μm, iar cele obținute prin oxidare termică în aer au un diametru de 60 nm și o
lungime de până la 30 μm; d) în funcție de temperatura de oxidare, nanofirele semiconductoare
de CuO au un diametru cuprins între 40-100 nm și o lungime de pânî până la 30 μm.
Investigarea proprietăților electrice și magnetice ale nanofirelor singulare a implicat
utilizarea unor tehnici litografice (fotolitografia, utilizată în obținerea electrozilor interdigitați
metalici de Ti/Au, tehnica EBL și tehnica FIBID utilizate pentru contactarea nanofirelor).
Nanofirele de Ni au relevat efecte datorate anizotropiei magnetice. Dintre acestea,
efectele anizotropiei magnetice de formă sunt dominante. Nanofirele din aliaj de NiCu, au
evidenţiat, în cazul nanofirelor singulare contactate prin tehnica EBL, un efect de
magnetorezistență dependent de conținutul de Ni din acestea.
În cazul nanofirelor de ZnO electrodepuse în absenţa unui șablon, s-a observat un
mecanism de transport dominant de tip curenți limitați de sarcină spațială. De asemenea, a fost
găsită o corelaţie între rezultatele electrice şi cele de fotoluminescenţă, privind dependenţa
conţinutului de defecte în nanofirele de ZnO în funcţie de potenţialul de electrodepunere.
Avantajul major al acestei metode constă în faptul că nanofirele astfel obţinute fac contact
direct între ele şi electrozi. Astfel, în vederea investigării proprietăţilor electrice ale nanofirelor
de ZnO, nu mai sunt necesari paşi suplimentari pentru contactarea acestora.
Nanofirele de ZnO preparate electrochimic, chimic şi prin oxidare termică în aer au
fost integrate în dispozitive de tip tranzistori cu efect de câmp. Pentru contactarea nanofirelor
singulare de ZnO a fost utilizată tehnica EBL. Luând în considerare posibilele aplicaţii ale
acestor dispozitive în domeniul biosenzorilor, pentru protejarea nanofirelor de ZnO de
procesele de dizolvare în soluţii apoase, acestea au fost pasivate cu un strat de polimer
(PMMA) depus prin centrifugare. Astfel, au fost studiate caracteristicile tranzistorilor cu efect
de câmp, având ca şi canale nanofire singulare de ZnO înainte și după pasivarea cu stratul de
PMMA. Indiferent de metoda de preparare a nanofirelor de ZnO, caracteristicile tranzistorilor
cu efect de câmp au fost îmbunătăţite dupa pasivare, stratul de polimer având un rol dublu:
protejarea nanofirelor de soluțiile apoase și pasivarea stărilor de suprafață ale nanofirelor. De
asemenea, s-a observat că importanţa etapei de pasivare în îmbunătăţirea performanţelor
tranzistorilor depinde de calitatea ZnO preparat prin cele trei metode. În cazul nanofirelor de
41
ZnO sintetizate prin metode umede, nanofire având defecte în structura lor (evidenţiate de
prezenţa benzii de emisie intense din domeniul vizibil şi de imaginile HRTEM), pasivarea cu
PMMA are ca rezultat o îmbunătăţire semnificativă a caracteristicilor tranzistorilor. În ceea ce
priveşte nanofirele de ZnO obţinute prin metoda uscată, nanofire având o cristalinitate foarte
bună (relevată de prezenţa benzii de emisie intensă din domeniul UV şi de imaginile HRTEM),
pasivarea cu PMMA nu mai este atât de importantă în îmbunătăţirea performanţelor
tranzistorilor. Astfel, tranzistorii fabricați au ca și parametrii de funcționare tensiuni de
saturație între 2V și 20V, iar rapoartele ION/IOFF între 103 și 106. Pentru tranzistorul cu efect
de câmp bazat pe un nanofir de ZnO preparat electrochimic s-au efectuat şi primele măsurători
în mediu lichid, în prezența unor soluții de KCl de concentrații diferite.
Prin contactarea nanofirelor singulare de CuO folosind litografia cu fascicul de
electroni și depunerea de Pt asistată de un fascicul ionic au fost fabricate diode, având o
structură de tip Au-Ti/CuO/Pt. Pentru aceste diode, raportul ION/IOFF ajunge până la 100, iar
factorul de idealitate n este de aproximativ 1.8, valorile fiind în acord cu datele raportate în
literatura de specialitate pentru astfel de dispozitiv bazate pe nanofire semiconductoare. De
asemenea, au fost investigate proprietățile intrinseci ale nanofirelor singulare de CuO prin
contactare și măsurarea în patru puncte. În urma acestor studii au fost puse în evidenţă două
mecanisme: un mecanism dominant de activare, cu o energie de activare de 118 meV (la
temperaturi apropiate de temperatura camerei) și un mecanism dominant în salturi între stările
vecine cele mai apropiate cu o energie de activare de aproximativ 10 meV (la temperaturi
joase).
O continuare a cercetării prezentate în această teză, va consta în studierea proprietăților
optice, electrice și magnetice ale unor nanofire metalice de tip multisegment, obținute prin
depunere electrochimică în pulsuri, în vederea obținerii unor efecte de magnetorezistență
gigant. În cazul nanofirelor semiconductoare de ZnO, se va urmării efectuarea de studii privind
caracteristicile tranzistorilor cu efect de câmp bazaţi pe nanofire de ZnO în funcție de
lungimea și diametrul canalului pentru nanofirele obținute prin metode de preparare diferite și,
ulterior, se va încerca integrarea acestora în dispozitive de tip biosenzori. De asemenea, pentru
nanofirele de CuO vor fi iniţiate studii privind prepararea și prin metode umede a acestor
nanofire, în vederea integrarii lor în dispozitive de tip tranzistori cu efect de câmp şi diode.
42
Referinţe
[1] Metallic nanowires and nanotubes prepared by template replication, E. Matei, M.
Enculescu, N. Preda, C. Florica, Andreea Costas, C. Busuioc, M. E. Toimil Molares, I.
Enculescu, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2014 V. Kuncser and L. Miu (eds.), Size
Effects in Nanostructures, Springer Series in Materials Science 205, DOI 10.1007/978-3-662-
44479-5_5, ISBN 978-3-662-44478-8
[2] M. Enculescu, A. Evanghelidis, C. Busuioc, C. Florica, Andreea Costas, M. Oancea, N.
Preda, E. Matei, I. Enculescu, Dependence on the dye’s type and concentration of the emissive
properties of electrospun dye-doped beaded nanofibers, Digest Journal of Nanomaterials and
Biostructures, 9, 809-816, (2014)
[3] Patent Number A/00213, 18.03.2014, Procedeu de obtinere de micro si nanofibre
polimerice prin electrospinning folosind materiale textile pentru obtinerea de jeturi multiple,
A. Evanghelidis, C. Busuioc, M. Enculescu, N. Preda, E. Matei, C. Florica, Andreea Costas,
M. Oancea, I. Enculescu
[4] Patent number A/00880, 22.11.2013, Procedeu de obtinere a fibrelor de oxid de zinc pure
si dopate cu aluminiu, cu diametre submicronice, prin electrospinning folosind solutii de
polimetilmetacrilat, A. Evanghelidis; C. Busuioc, N. Preda, E. Matei, M. Enculescu, C.
Florica, Andreea Costas, M. Oancea, I. Enculescu.
[5] Patent number A/00069, 24.01.2014, Procedeu de obtinere a electrozilor bun conductori,
transparenti si flexibili prin electrospinning si depunere electrochimica, A. Evanghelidis, C.
Busuioc, E. Matei, M. Enculescu, N. Preda, C. Florica, Andreea Costas, M. Oancea, I.
Enculescu.
[6] G.-J. Zhang, L. Zhang, M. J. Huang, Z. H. H. Luo, G. K. I. Tay, E.-J. A. Lim, T. G. Kang,
Y. Chen, Sensor Actuat. B-Chem., 146, 138, (2010)
[7] M. R. Khajavi, D. J. Blackwood, G. Cabanero, R. Tena-Zaerab, Electrochim. Acta, 69,
181, (2012)
[8] N. Saurakhiya, S. K. Sharma, R. Kumar, A. Sharma, Ind. Eng. Chem. Res., 53, 18884,
(2014)
[9] S. Xu, Z. L. Wang, Nano Res., 4, 1013, (2011)
[10] J. Yu, Z. Yuan, S. Han, Z. Ma, Nanoscale Res. Lett., 7, 517, (2012)
43
[11] K. M. McPeak, T. P. Le, N. G. Britton, Z. S. Nickolov, Y. A. Elabd, J. B. Baxter,
Langmuir, 27, 3672, (2011)
[12] M. Tan, L. de Jesus, K. L. Amores, E. Datu, M. D. Balela, Adv. Mater. Res., 1043, 114,
(2014)
[13] S.-E. Ahn, H. J. Ji, K. Kim, G. T. Kim, C. H. Bae, S. M. Park, Y.-K. Kim, J. S. Ha, Appl.
Phys. Lett., 90, 153106, (2007)
[14] J.-S. Lee, Y.-M. Lee, J.-H. Boo, Appl. Surf. Sci., doi:10.1016/j.apsusc.2015.01.154,
(2015)
[15] J. Liang, N. Kishi, T. Soga, T. Jimbo, J. Nanomater., 268508, (2011)
[16] W.-T. Chiou, W.-Y. Wu, J.-M. Ting, Diam Relat. Mater., 12, 1841, (2003)
[17] B. D. Yao, Y. F. Chan, N. Wang, Appl. Phys. Lett., 81, 757, (2002)
[18] R. Calarco, M. Marso, T. Richter, A. I. Aykanat, R. Meijers, A. v.d. Hart, T. Stoica, H.
Luth, Nano Lett., 5, 981, (2005)
[19] A. Rahm, M. Lorenz, T. Nobis, G. Zimmermann, M. Grundmann, B. Fuhrmann, F.
Syrowatka, Appl. Phys. A, 88, 31, (2007)
[20] Y. Leprince-Wanga, A. Yacoubi-Ouslima, G.Y. Wang, Microelectron. J., 36, 625, (2005)
[21] C. Florica , E.Matei , Andreea Costas , M. E.Toimil-Molares, I. Enculescu, Field Effect
Transistor with Electrodeposited ZnO Nanowire Channel, Electrochim. Acta, 137, 290, (2014)
[22] E. Matei, C. Florica, Andreea Costas, M. E. Toimil-Molares, I. Enculescu, Electrical
properties of single CdTe nanowires, Beilstein J. Nanotechnol., 6, 444, (2015)
[23] I. Enculescu, M. Sima, M. Enculescu, M. Enache, V. Vasile, R. Neumann, Opt. Mater.,
30, 72, (2007)
[24] M. Sima, I. Enculescu, E. Vasile, J. Optoelectron. Adv. Mater., 8, 825, (2006)
[25] M. R. Khajavia, D. J. Blackwooda, G. Cabanerob, R. Tena-Zaera, Electrochim. Acta, 69,
181, (2012)
[26] C. Tazlaoanu, L. Ion, I. Enculescu, M. Sima, M. Enculescu, E. Matei, R. Neumann, R.
Bazavan, D. Bazavan, S. Antohe, Phys. E, 40, 2504, (2008)
[27] M. Dauba, I. Enculescu, R. Neumanna, R. Spohr, J. Optoelectron. Adv. Mater., 7, 865,
(2005)
[28] E. Matei, N. Preda, M. Enculescu, J.-P. Ansermet, M. E. Toimil Molares, I. Enculescu,
Digest J. Nanomater. Bios., 5, 1067, (2010)
44
[29] E. Matei, I. Enculescu, M. E. Toimil-Molares, A. Leca, C. Ghica, V. Kuncser, J.
Nanopart. Res., 15, 1863, (2013)
[30] E. Matei, L. Ion, S. Antohe, R. Neumann, I. Enculescu, Nanotechnology, 21, 105202,
(2010)
[31] X. Wang, C. S. Ozkan, Nano Lett., 8, 398, (2008)
[32] N. Sobel, C. Hess, M. Lukas, A. Spende, B. Stühn, M. E. Toimil-Molares, C. Trautmann,
Beilstein J. Nanotechnol., 6, 472, (2015)
[33] Patent number A/00562, 24.07.2014, Procedeu de obtinere prin depunere autocatalitica a
unor arii micronice predefinite formate din structuri de oxid de zinc, C. Florica, N. Preda, M.
Enculescu, A. Evanghelidis, Andreea Costas, M. Oancea, C. Busuioc, E. Matei, I. Enculescu.
[34] Patent number A/00561, 24.07.2014, Procedeu de obtinere prin depunere chimica a unor
filme nanostructurate tip retele formate din structuri monodisperse de oxid de zinc, N. Preda,
C. Florica, M. Enculescu, I. Zgura, M. Socol, A. Evanghelidis, Andreea Costas, M. Oancea,
C. Busuioc, E. Matei, I. Enculescu.
[35] X. Jiang, T. Herricks, Y. Xia, Nano Lett., 2, 1333, (2002)
[36] J. M. De Teresa, R. Córdoba, A. Fernández-Pacheco, O. Montero, P. Strichovanec, M. R.
Ibarra, J. Nanomater., 93, 6863, (2009)
[37] C. A. Volkert, A. M. Minor, MRS Bulletin, 32, 389, (2007)
[38] H. Zabel, S. D. Bader, Magnetic Heterostructures, Springer-Verlag Berlin Heidelberg,
ISBN 978-3-540-73461-1, (2008)
[39] I. A. Campbell, A. Fert, O. Jaoul, J. Phys. C: Metal Phys., 1, S95, (1970)
[40] I. A. Campbell, A. Fert, A. R. Pomeroy, Philosophical Magazine, 15, 977, (1967)
[41] A. J. Millis, B. I. Shraiman, R. Mueller, Phys. Rev. Lett., 77, 1, (1996)
[42] C. Sen, G. Alvarez, E. Dagotto, Phys. Rev. Lett., 98, 127202, (2007)
[43] E. Dagotto, T. Hotta, A. Moreo, Colossal magnetoresistant materials: the key role of
phase separation, Phys. Rep. 344, 153, (2001)
[44] S. A. Solin, T. Thio, D. R. Hines, J. J. Heremans, Science, 289, 1530, (2000)
[45] I. Pletikosić, M. N. Ali, A. V. Fedorov, R. J. Cava, T. Valla, Phys. Rev. Lett., 113,
216601, (2014)
[46] M. Julliere, Phys. Lett., 225, 54A, (1975)
[47] M. Tanaka, S. Ohya, P. N. Hai, Appl. Phys. Rev., 1, 011102, (2014)
45
[48] P. P. Freitas, R. Ferreira, S. Cardoso, F. Cardoso, J. Phys.: Condens. Matter., 19, 165221,
(2007)
[49] A. Fert, I. Campbell, J. Phys. Colloq., 32, C1-46, (1971)
[50] S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, John Wiley and Sons, New York, (1981)
[51] F. C. Chiu, Adv. Mater. Sci. Eng., http://dx.doi.org/10.1155/2014/578168, (2014)
[52] C. Florica , E.Matei , Andreea Costas , M. E.Toimil-Molares, I. Enculescu, Field Effect
Transistor with Electrodeposited ZnO Nanowire Channel, Electrochim. Acta, 137, 290, (2014)
[53] W. Hong, S. Song, D. Hwang, S. Kwon, G. Jo, S. Park, T. Lee, Appl. Surf. Sci., 254,
7559, (2008)
[54] D. R. Khanal, J. Wu, Nano Lett., 7, 2778, (2007)
[55] E. C. Stoner, E. P. Wohlfarth, Phil. Trans. R. Soc. London A, 240, 599, (1948)
[56] L. Sun, Y. Hao, C.-L. Chien, P.C. Searson, J. Res. Dev., 49, 1, (2005)
[57] J. Escrig, R. Lavın, J. L. Palma, J. C. Denardin, D. Altbir, A. Cortes, H. Gomez,
Nanotechnology, 19, 075713, (2008)
[58] E. Matei, I. Enculescu, M. E. Toimil-Molares, A. Leca, C. Ghica, V. Kuncser, J.
Nanopart. Res., 15, 1863, (2013)
[59] M.A. Reshchikova, Physica B, 358, 401, (2007)
[60] A.Talin, F. Léonard, B. Swartzentruber, X. Wang, S. Hersee, Phys. Rev., Lett. 101,
076802, (2008)
[61] C.-W. Nan, S. Holten, R. Birringer, H. Gao, H. Kliem, H. Gleiter, Phys. status solidi, 164,
R1, (1997)
[62] J. Zhou, N. Xu, Z. L. Wang, Adv. Mater., 18, 2432, (2006)
[63] C. Schreiner, S. Zugmann, R. Hartl, H. J. Gores, J. Chem. Eng. Data, 55, 1784, (2010)
[64] H. B. Michaelson, J. Appl. Phys. 48, 4729, (1977)
[65] A. Zainelabdin, S. Zaman, G. Amin, O. Nur, M. Willander, Appl. Phys. A 108, 921,
(2012)
[66] C. Florica, Andreea Costas, A. G. Boni, R. Negrea, L. Ion, N. Preda, L. Pintilie, I.
Enculescu, Electrical properties of single CuO nanowires for device fabrication: Diodes and
field effect transistors, Appl. Phys. Lett. 106, 223501 (2015).
46
Listă Publicaţii
Articole ştiinţifice în reviste cotate ISI Thomson Reuters
Nr./crt Titlu, Autori, Revista, Volum, Paginaţie, An IF AIS
1 Electrical properties of single CuO nanowires for device
fabrication: diodes and field effect transistors, C. Florica,
Andreea Costas, G. Boni, R. Negrea,, L. Pintilie, L. Ion,
N. Preda, I. Enculescu, Applied Physics Letters, 106,
223501, 2015, DOI: 10.1063/1.4921914 (autor
principal).
3.302 1.123
2 Electrical properties of single CdTe nanowires, E. Matei,
C. Florica, Andreea Costas, M. E. Toimil Molares, I.
Enculescu, Beilstein J. Nanotechnol, 6, 444-450, 2015.
2.67 0.876
3 Field Effect Transistor with Electrodeposited ZnO
Nanowire Channel, C. Florica, E. Matei, Andreea
Costas, M. E. Toimil Molares, I. Enculescu,
Electrochimica Acta, 137, 290-297, 2014.
4.504 0.883
4 Dependence on the dye’s type and concentration of the
emissive properties of electrospun dye-doped beaded
nanofibers, M. Enculescu, A. Evanghelidis, C. Busuioc,
C. Florica, Andreea Costas, M. Oancea, N. Preda, E.
Matei, I. Enculescu, Digest Journal of Nanomaterials
and Biostructures, 9, p. 809 – 816, 2014.
0.945 0.202
5 Morphology-controlled synthesis of ZnO structures by a
simple wet chemical method, N. Preda, M. Enculescu, C.
Florica, Andreea Costas, A. Evanghelidis, E. Matei,
I. Enculescu, Digest Journal of Nanomaterials and
Biostructures, 8, 1591-1600, 2013.
1.123
0.209
AIS total = 3.293
47
Articole trimise spre publicare
Nr./
crt Titlu, Autori, Revista IF AIS
1 Electrical properties of templateless electrodeposited ZnO
nanowires, E. Matei, Andreea Costas, C. Florica, I.
Pintilie, L. Pintilie, M. Enculescu, I. Enculescu, Journal of
Applied Physics (autor principal).
2.183 0.681
2 Electrospraying of ZnO microstructures for electrical
contacting, Andreea Costas, C. Florica, A, Evanghelidis,
M. Enculescu, N. Preda, I. Enculescu, Digest Journal of
Nanomaterials and Biostructures. (autor principal).
0.945 0.202
Articole în pregatire
1 Magnetoresistance measurements on single NiCu alloy nanowires - Manuscris în
pregătire.
2 Enhanced electrical properties of field effect transistors based on single ZnO nanowires
prepared by wet and dry methods - Manuscris în pregătire.
Capitole de cărţi publicate
1 Metallic nanowires and nanotubes prepared by template replication, E. Matei, M.
Enculescu, N. Preda, C. Florica, Andreea Costas, C. Busuioc, M. E. Toimil Molares,
V. Kuncser, I. Enculescu, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2014 V. Kuncser and L.
Miu (eds.), Size Effects in Nanostructures, Springer Series in Materials Science 205,
DOI 10.1007/978-3-662-44479-5_5, ISBN 978-3-662-44478-8.
48
Lucrări prezentate de către doctorand la conferinţe internaţionale –
(3 prezentări orale)
1 Magnetic nanowires with potential applications in biosensing, Andreea Costas, C.
Florica, E. Matei, M. E. Toimil Molares, V. Kuncser, I. Enculescu, E-MRS 2014 Fall
Meeting, Symposium U: Bioinspired and biointegrated materials as frontiers
nanomaterials - prezentare orală invitată.
2 Transport properties of single Ni-Cu alloy nanowires, Andreea Costas, C. Florica, E.
Matei, M. E. Toimil Molares, V. Kuncser, I. Enculescu, EMRS 2014 Spring Meeting,
Symposium S: Memristormaterials, mechanisms and devices for unconventional
computing – prezentare orală.
3 Transport properties of templateless deposited ZnO nanowires, Andreea Costas, C.
Florica, E. Matei I. Pintilie, L. Pintilie, M. Enculescu, I. Enculescu, The 8th
International Conference on Advanced Materials, ROCAM, 7-10 iulie 2015, Bucureşti,
România– prezentare orală.
4 CdTe nanowires contacted using focused ion beam induced deposition, Andreea
Costas, C. Florica, E. Matei, M. E. Toimil Molares, I. Enculescu, The First Conference
of Romanian Electron Microscopy Society 7th and 8th of May, 2015, Poster.
5 Field effect transistor based on electrodeposited semiconducting nanowire for sensor
applications, C. Florica, E. Matei, Andreea Costas, M. Enculescu, M.E. Toimil
Molares, I. Enculescu, E-MRS 2014 Spring Meeting, 26-30 mai 2014, Lille, Franta,
Poster.
6 Influence of biocompatible hydrogel coatings on ZnO nanowire field effect transistors
electrical characteristics, C. Florica, M. Oancea, Andreea Costas, E. Matei, M. E.
Toimil Molares, I. Enculescu, E-MRS 2014 Spring Meeting, 26-30 mai 2014, Lille,
Franta, Poster.
Şcoli de vară
1 ERASMUS Intensive Programme “Transparent Electronics: From Materials & Devices to
Circuits & Systems”, 7-20 July 2013, Chania-Crete, Greece (TRANSELECT 2013, 4 ECTS
Credits in domeniul Electronicii Transparente).
49
Cereri de Brevete de Inveţie – OSIM
1 Procedeu de obţinere prin depunere autocatalitiăa a unor arii micronice predefinite
formate din structuri de oxid de zinc, C. Florica, N. Preda, M. Enculescu, A.
Evanghelidis, Andreea Costas, M. Oancea, C. Busuioc, E. Matei, I. Enculescu,
A/00562, 24.07.2014.
2 Procedeu de obţinere prin depunere chimică a unor filme nanostructurate tip reţele
formate din structuri monodisperse de oxid de zinc, N. Preda, C. Florica, M.
Enculescu, I. Zgura, M. Socol, A. Evanghelidis, Andreea Costas, M. Oancea, C.
Busuioc, E. Matei, I. Enculescu, A/00561, 24.07.2014.
3 Procedeu de obţinere de micro şi nanofibre polimerice prin electrofilare folosind
materiale textile pentru obţinerea de jeturi multiple, A. Evanghelidis, C. Busuioc, M.
Enculescu, N. Preda, E. Matei, C. Florica, Andreea Costas, M. Oancea, I. Enculescu,
A/00213, 18.03.2014.
4 Procedeu de obţinere a electrozilor bun conductori, transparenţi şi flexibili prin
electrofilare şi depunere electrochimică, A. Evanghelidis, C. Busuioc, E. Matei, M.
Enculescu, N. Preda, C. Florica, Andreea Costas, M. Oancea, I. Enculescu, nr.
A/00069, 24.01.2014.
5 Dispozitiv termocromic bazat pe electrozi transparenţi şi flexibili obţinuti prin
electrofilare, C. Busuioc, A. Evanghelidis,, M. Enculescu, E. Matei, N. Preda, C.
Florica, Andreea Costas, M. Oancea, I. Enculescu, 27-11-2014.
6 Dispozitiv electrocromic bazat pe electrozi transparenti si flexibili obtinuti prin
electrofilare si electrodepunere de polianilina, E. Matei. C. Busuioc, A. Evanghelidis,,
M. Enculescu,, N. Preda, C. Florica, Andreea Costas, M. Oancea, I. Enculescu, 27-
11-2014.
7 Procedeu de obţinere prin electrofilare a fibrelor de oxid de zinc, cu diametre
submicronice, prin folosind soluţii de polimetilmetacrilat, A. Evanghelidis; C.
Busuioc; N. Preda, E. Matei, M. Enculescu, C. Florica, Andreea Costas, M. Oancea,
I. Enculescu, A/00880, 22.11.2013.
50
Premii
1 Medalie de aur la Expoziţia Europeană a Creativităţii şi Inovării, EUROINVENT 2015,
Iaşi, România, pentru Dispozitiv electrocromic bazat pe electrozi transparenţi şi flexibili
obţinuti prin electrofilare şi electrodepunere de polianilină, E. Matei. C. Busuioc, A.
Evanghelidis,, M. Enculescu,, N. Preda, C. Florica, Andreea Costas, M. Oancea, I.
Enculescu
2 Medalie de bronz la Expoziţia Europeană a Creativităţii şi Inovării, EUROINVENT 2015,
Iaşi, România, pentru Procedeu de obţinere prin depunere autocatalitică a unor arii
micronice predefinite formate din structuri de oxid de zinc, C. Florica, N. Preda, M.
Enculescu, A. Evanghelidis, Andreea Costas, M. Oancea, C. Busuioc, E. Matei, I.
Enculescu
3 Diplomă de excelenţă şi medalia de aur la Salonul Internaţional de Inventică PRO
INVENT ediţia a XII-a, 2015 Cluj Napoca, Romania, pentru Dispozitiv termocromic bazat
pe electrozi transparenţi şi flexibili obţinuţi prin electrofilare, C. Busuioc, A.
Evanghelidis,, M. Enculescu, E. Matei, N. Preda, C. Florica, Andreea Costas, M. Oancea,
I. Enculescu.
4 Diplomă de excelenţă şi medalia de aur la Salonul Internaţional de Inventică PRO
INVENT ediţia a XII-a, 2015 Cluj Napoca, Romania, pentru Procedeu de obţinere prin
depunere autocatalitică a unor arii micronice predefinite formate din structuri de oxid de
zinc, C. Florica, N. Preda, M. Enculescu, A. Evanghelidis, Andreea Costas, M. Oancea, C.
Busuioc, E. Matei, I. Enculescu
5 Diplomă de excelenţă şi medalia de aur la Salonul Internaţional de Inventică PRO
INVENT ediţia a XII-a, 2014 Cluj Napoca, Romania, pentru Procedeu de obţinere prin
electrofilare a fibrelor de oxid de zinc, cu diametre submicronice, folosind soluţii de
polimetimetacrilat, autori: A. Evanghelidis, C. Busuioc, N. Preda, E. Matei, M. Enculescu,
C. Florica, Andreea Costas, M.Oancea, I. Enculescu
6 Medalie de aur la Expoziţia Europeană a Creativităţii şi Inovării, EUROINVENT 2014,
Iaşi, România, pentru INFIM SPIN 1.0, autori: I. Enculescu, A. Evanghelidis, C. Busuioc,
N. Preda, E. Matei, M. Enculescu, C. Florica, Andreea Costas, M. Oancea, A. Gavrila, M.
Cioca, L. Culea
7 Premiul pentru cel mai bun design la Expoziţia Europeană a Creativităţii şi Inovării,
EUROINVENT 2014, Iaşi, Romania, pentru INFIM SPIN 1.0, autori: I. Enculescu, A.
Evanghelidis, C. Busuioc, N. Preda, E. Matei, M. Enculescu, C. Florica, Andreea Costas,
M. Oancea, A. Gavrila, M. Cioca, L. Culea
8 Diplomă de excelenţă pentru promovarea creativităţii la Expoziţia Europeană a
Creativităţii şi Inovării, EUROINVENT 2014, Iaşi, România, pentru Electrospining
INCDFM, autori: A. Evanghelidis, C. Busuioc, N. Preda, E. Matei, M. Enculescu, C.
Florica, Andreea Costas, M. Oancea, I. Enculescu