Новые наноматериалы. Получение, свойства и применение

Август 1, 2022

Главная
Химия
Новые наноматериалы. Получение, свойства и применение

Содержание

2. Композитные материалы Гранулы наполнителя в матрице связующего Композитные материалы имеют уникальные свойства, отличные как от свойств
3. Нанокомпозитные материалы Размер гранул
4. Содержание лекции Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки Коллоидные квантовые точки
5. 1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках А. Методы формирования 1. Ионная имплантация Энергия ионов 30 –
6. 1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках А. Методы формирования 2. Взаимодействие ионов с твёрдым телом Проективный
7. 1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках А. методы формирования 3. Рост наночастиц в ходе отжига Е.М.Лифшиц
8. 1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках А. методы формирования 2. Послойное осаждение с последующим отжигом Методы
9. 1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках А. методы формирования 2. Послойное осаждение с последующим отжигом ПЭМ
10. 1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках Б. Электронные свойства наночастиц 1. Зонная диаграмма НЧ Au в
11. 1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках Б. Электронные свойства наночастиц 2. Электрическая ёмкость наночастицы - определение
12. 1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках В. Применение. Нано-флэш память 1. Транзистор металл-оксид-полупроводник (МОП) Зонная диаграмма
13. 1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках В. Применение. Нано-флэш память 2. МОП-транзистор с плавающим затвором
14. 1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках В. Применение. Нано-флэш память 3. ПЭМ изображение МОП-структуры с наночастицами
15. 2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки А. Формирование в ходе эпитаксии 1. Определение эпитаксии Эпитаксия – режим
16. 2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки А. Формирование в ходе эпитаксии 2. Механизм Странски-Крастанова Эпитаксия InAs/GaAs(001) Послойный
17. 2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки А. Формирование в ходе эпитаксии 3. Форма квантовых точек InAs/GaAs(001) Схема
18. Квантовая механика Классическая механика Квантовая механика Механическое состояние частицы Радиус-вектор r волновая функция Ψp(r) Импульс p
19. 2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки Б. Энергетический спектр квантовых точек Уровни энергии в квантовой яме Стационарное
20. 2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки Б. Электронные свойства квантовых точек 2. Волновые функции размерно-квантованных состояний Электронов
21. 2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки В. Оптические свойства квантовых точек Фотолюминесценция Фотовозбуждение. Энергия фотона Энергия кванта
22. 2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки Г. Применение квантовых точек 1. Полупроводниковый лазер Схема структуры полупроводникового лазера
23. 3. Коллоидные квантовые точки А.Формирование коллоидных квантовых точек Дробление Зарождение в жидкой фазе Квантовые точки ZnS/CdSie
24. 3. Коллоидные квантовые точки Б.Оптические свойства коллоидных КТ 1. Фотолюминесценция квантовых точек core-shell Зонная диаграмма Схема
25. 3. Коллоидные квантовые точки Б.Оптические свойства коллоидных КТ 2. Диапазоны энергий квантов фотолюминесценции КТ
26. 3. Коллоидные квантовые точки В.Применение в биологии и медицине 1. Метод флуоресцентных маркеров Флуоресцентное изображение клетки
28. Скачать презентацию

Слайд 2

Композитные материалы
Гранулы наполнителя
в матрице связующего
Композитные материалы имеют уникальные свойства, отличные как

от свойств материала гранул, так и от свойств связующего

Слайд 3

Нанокомпозитные материалы
Размер гранул
< 1 мкм

Слайд 4

Содержание лекции
Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
Коллоидные квантовые точки

Слайд 5

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
А. Методы формирования
1. Ионная имплантация
Энергия

ионов
30 – 500 кэВ
E = eV
e ≈ 1,6⋅10-19 Кл
1 эВ ≈ 1,6⋅10-19 Дж

Слайд 6

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
А. Методы формирования
2. Взаимодействие ионов

с твёрдым телом

Проективный пробег ионов Rp

Профили распределения B при имплантации в Si

Слайд 7

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
А. методы формирования
3. Рост наночастиц

в ходе отжига

Е.М.Лифшиц
1915-1985

В.В.Слёзов
1930-2013

Слайд 8

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
А. методы формирования
2. Послойное осаждение

с последующим отжигом

Методы осаждения
- Электронно-лучевое осаждение
Магнетронное осаждение
Температура отжига 500 – 1000 °C

Слайд 9

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
А. методы формирования
2. Послойное осаждение

с последующим отжигом

ПЭМ изображение поперечного
среза массива наночастиц Au (номинальная толщина 1 нм) в SiO2
Наночастицы Au в каждом слое сосредоточены практически в одной плоскости

Слайд 10

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
Б. Электронные свойства наночастиц
1. Зонная диаграмма

НЧ Au в матрице SiO2

А – работа выхода электрона из Au
Х – сродство к электрону SiO2
Eс – дно зоны проводимости Sio2
EF – уровень Ферми в Au
Высота потенциального барьера

Электроны в наночастице Au находятся в потенциальной яме

Слайд 11

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
Б. Электронные свойства наночастиц
2. Электрическая ёмкость

наночастицы

- определение ёмкости
- ёмкость шара
проницаемость
- электрическая постоянная

К.К. Лихарев
Р. 1933

Слайд 12

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
В. Применение. Нано-флэш память
1. Транзистор металл-оксид-полупроводник

(МОП)

Зонная диаграмма МОП-структуры

Слайд 13

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
В. Применение. Нано-флэш память
2. МОП-транзистор с

плавающим затвором

Слайд 14

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
В. Применение. Нано-флэш память
3. ПЭМ изображение

МОП-структуры с наночастицами Au

Формы вещества:
Монокристалл (Si)
аморфная (SiO2, HfO2)
- Нанокристаллы Au

Слайд 15

2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
А. Формирование в ходе эпитаксии
1. Определение

эпитаксии

Эпитаксия – режим роста кристалла, когда структура подложки определяет структуру плёнки
Гомоэпитаксия – вещества подложки и плёнки одинаковы
Гетероэпитаксия – вещества подложки и плёнки различны

Рост эпитаксиальной плёнки на поверхности монокристаллической подложки

Механизм ван-дер-Мерве

Слайд 16

2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
А. Формирование в ходе эпитаксии
2. Механизм

Странски-Крастанова
Эпитаксия InAs/GaAs(001)

Послойный рост по механизму ван-дер-Мерве

Переход от слоевого роста к формированию наноостровков

Слайд 17

2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
А. Формирование в ходе эпитаксии
3. Форма

квантовых точек InAs/GaAs(001)

Схема упорядочения КТ InAs/ GaAs(001) в плоскости подложки

СТМ изображение квантовой точки InAs/GaAs(001)

Слайд 18

Квантовая механика
Классическая механика Квантовая механика
Механическое состояние частицы
Радиус-вектор r волновая функция Ψp(r)
Импульс

p v вероятность обнаружить частицу
в объёме dr3: |Ψp(r)|2dr3
2-й закон Ньютона уравнение Шрёдингерa
- Гамильтониан
- оператор импульса

Уравнение движения

Слайд 19

2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
Б. Энергетический спектр квантовых точек
Уровни

энергии в квантовой яме
Стационарное уравнение Шрёдингера
решение для бесконечно глубокой ямы

Одномерная зонная диаграмма квантовой ямы

-- квантовые числа
me – эффективная масса электрона 

Ee2

EgInAs

EgGaAs

Ee1

Eh1
Eh2

Слайд 20

2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
Б. Электронные свойства квантовых точек
2. Волновые

функции размерно-квантованных состояний
Электронов и дырок в квантовых точкях InAs/GaAs(001)

Поверхности равной плотности вероятности
Каждое состояние имеет индекс из 3-х квантовых чисел

Слайд 21

2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
В. Оптические свойства квантовых точек
Фотолюминесценция
Фотовозбуждение.

Энергия фотона
Энергия кванта люминесценцц

Управляя размерами КТ, можно управлять энергией кванта излучения

hvPL

Слайд 22

2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
Г. Применение квантовых точек
1. Полупроводниковый лазер

Схема структуры полупроводникового лазера на квантовых точках

LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

Ж.И.Алфёров
Р. 1930

Eм

Слайд 23

3. Коллоидные квантовые точки
А.Формирование коллоидных квантовых точек
Дробление
Зарождение в жидкой фазе
Квантовые

точки ZnS/CdSie
Ядро (core) CdSe
Оболочка (shell) ZnS

Слайд 24

3. Коллоидные квантовые точки
Б.Оптические свойства коллоидных КТ
1. Фотолюминесценция квантовых

точек core-shell

Зонная диаграмма

Схема оптических переходов

hvPL

hvex

Слайд 25

3. Коллоидные квантовые точки
Б.Оптические свойства коллоидных КТ
2. Диапазоны энергий

квантов фотолюминесценции КТ

Слайд 26

3. Коллоидные квантовые точки
В.Применение в биологии и медицине
1. Метод флуоресцентных

маркеров

Флуоресцентное изображение клетки

Новые наноматериалы. Получение, свойства и применение

Содержание

Композитные материалыГранулы наполнителяв матрице связующегоКомпозитные материалы имеют уникальные свойства, отличные как

Нанокомпозитные материалыРазмер гранул< 1 мкм

Содержание лекцииМеталлические наночастицы в диэлектрических плёнкахСамоформирующиеся полупроводниковые квантовые точкиКоллоидные квантовые точки

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках А. Методы формирования 1. Ионная имплантацияЭнергия

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках А. Методы формирования 2. Взаимодействие ионов

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках А. методы формирования 3. Рост наночастиц

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках А. методы формирования 2. Послойное осаждение

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках А. методы формирования 2. Послойное осаждение

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках Б. Электронные свойства наночастиц1. Зонная диаграмма

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках Б. Электронные свойства наночастиц2. Электрическая ёмкость

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках В. Применение. Нано-флэш память1. Транзистор металл-оксид-полупроводник

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках В. Применение. Нано-флэш память2. МОП-транзистор с

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках В. Применение. Нано-флэш память3. ПЭМ изображение

2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки А. Формирование в ходе эпитаксии1. Определение

2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки А. Формирование в ходе эпитаксии2. Механизм

2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки А. Формирование в ходе эпитаксии3. Форма

Квантовая механикаКлассическая механика Квантовая механикаМеханическое состояние частицыРадиус-вектор r волновая функция Ψp(r)Импульс

2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки Б. Энергетический спектр квантовых точек Уровни

2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки Б. Электронные свойства квантовых точек2. Волновые

2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки В. Оптические свойства квантовых точекФотолюминесценция Фотовозбуждение.

2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки Г. Применение квантовых точек1. Полупроводниковый лазер

3. Коллоидные квантовые точки А.Формирование коллоидных квантовых точекДроблениеЗарождение в жидкой фазеКвантовые

3. Коллоидные квантовые точки Б.Оптические свойства коллоидных КТ 1. Фотолюминесценция квантовых

3. Коллоидные квантовые точки Б.Оптические свойства коллоидных КТ 2. Диапазоны энергий

3. Коллоидные квантовые точки В.Применение в биологии и медицине1. Метод флуоресцентных

Похожие презентации

Композитные материалы
Гранулы наполнителя
в матрице связующего
Композитные материалы имеют уникальные свойства, отличные как

Нанокомпозитные материалы
Размер гранул
< 1 мкм

Содержание лекции
Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
Коллоидные квантовые точки

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
А. Методы формирования
1. Ионная имплантация
Энергия

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
А. Методы формирования
2. Взаимодействие ионов

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
А. методы формирования
3. Рост наночастиц

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
А. методы формирования
2. Послойное осаждение

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
А. методы формирования
2. Послойное осаждение

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
Б. Электронные свойства наночастиц
1. Зонная диаграмма

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
Б. Электронные свойства наночастиц
2. Электрическая ёмкость

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
В. Применение. Нано-флэш память
1. Транзистор металл-оксид-полупроводник

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
В. Применение. Нано-флэш память
2. МОП-транзистор с

1. Металлические наночастицы в диэлектрических плёнках
В. Применение. Нано-флэш память
3. ПЭМ изображение

2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
А. Формирование в ходе эпитаксии
1. Определение

2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
А. Формирование в ходе эпитаксии
2. Механизм

2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
А. Формирование в ходе эпитаксии
3. Форма

Квантовая механика
Классическая механика Квантовая механика
Механическое состояние частицы
Радиус-вектор r волновая функция Ψp(r)
Импульс

2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
Б. Энергетический спектр квантовых точек
Уровни

2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
Б. Электронные свойства квантовых точек
2. Волновые

2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
В. Оптические свойства квантовых точек
Фотолюминесценция
Фотовозбуждение.

2. Самоформирующиеся полупроводниковые квантовые точки
Г. Применение квантовых точек
1. Полупроводниковый лазер

3. Коллоидные квантовые точки
А.Формирование коллоидных квантовых точек
Дробление
Зарождение в жидкой фазе
Квантовые

3. Коллоидные квантовые точки
Б.Оптические свойства коллоидных КТ
1. Фотолюминесценция квантовых

3. Коллоидные квантовые точки
Б.Оптические свойства коллоидных КТ
2. Диапазоны энергий

3. Коллоидные квантовые точки
В.Применение в биологии и медицине
1. Метод флуоресцентных