Sinteza tankih filmova cinkovog oksida s precizno kontroliranim svojstvima za fotokatalitičke primjene


U okviru predloženog pojekta ispitivat će se strukturna, fizička i kemijska svojstva tankih filmova cinkovog oksida (ZnO), narastanih na različitim poluvodičkim i izolatorskim podlogama, s ciljem primjene materijala u fotokatalizi. Za narastanje nanometarskih filmova koristit ćemo tehniku depozicije atomskih slojeva (ALD, Atomic Layer Deposition), dostupnu u laboratorijima Odjela za fiziku i Centra za mikro- i nanoznanosti i tehnologije (CMNZT) Sveučilišta u Rijeci i jedinstvenu u Hrvatskoj. ZnO je poluvodički materijal čije su pogodne fizičke karakteristike (direktni i široki zabranjeni pojas, transparentnost za vidljivu svjetlost, dobra električna vodljivost) pobudile veliki interes za njegovu potencijalnu primjenu u nizu poluvodičkih sklopova i uređaja. Također, pokazalo se da nanostrukure bazirane na ZnO imaju odlična fotokatalitička svojstva, koja se mogu iskoristiti za razgradnju štetnih tvari, poput organskih tvari u otpadnim vodama ili bakterija u medicinskim istraživanjima. S druge strane, ALD tehnika posjeduje niz prednosti, poput precizne kontrole debljine te dobre homogenosti deponiranih filma, nad drugim tehnikama sinteze tankih filmova. U prvom dijelu istraživanja ćemo sintezom ZnO filmova na različitim podlogama (Si, SiO2, GaN, SiC, safir), mijenjanjem uvjeta sinteze (različite temperature sinteza, korištenje ALD sinteze potpomognute plazmom) te dopiranjem materijala s aluminijem postići kontrolu nad kristalnom orjentacijom narastanih filmova, njihovom električnom vodljivošću i koncentracijom nečistoća unutar materijala (prije svega vodika kao najčešće primjese u ZnO).  Zadnji dio istraživanja će biti usmjeren na ispitivanje utjecaja kristalne orjentacije te koncetracije dopanata i defekata ZnO filmova na njihova fotokatalitička svojstva. U dosadašnjem znanstvenom radu naša istraživačka grupa je provodila analizu tankih filmova titanovog dioksida i aluminijevog oksida, deponiranih ALD-om na različite anorganske i organske podloge, te ovim projektom želimo proširiti dosadašnja istraživanja na novi tehnološki zanimljiv poluvodički materijal. Za karakterizaciju ZnO filmova narastanih ALD-om koristit ćemo eksperimentalnu opremu nekoliko laboratorija Odjela za fiziku i CMNZT-a Sveučilišta u Rijeci: Spektroskopiju fotoelektrona rendgenskim zračenjem (XPS), Masenu spektrometriju sekundarnih iona (SIMS), Pretražni elektronski mikroskop (SEM) i sustav za mjerenje električne vodljivosti i Hallovog efekta. Također, kristalina struktura ZnO uzoraka ispitivat će se tehnikom Rendgenske difrakcije (XRD), u suradnji s Laboratorijem za tanke filmove (Institut Ruđer Bošković, Zagreb), dok će se mjerenja korištenjem spektroskopske metode fine strukture apsorpcije rendgenskih zraka blizu rubova ljuski (NEXAFS) obavljati na sinkrotronskom postojenju Elettra (Trst). Fotokatalitička svojstva ZnO filmova ćemo ispitivati mjerenjem razgradnje plavog metilena (C16H18ClN3S)  pod utjecajem UV zračenja.


Istraživački tim
Iva Šarić iva.saric@uniri.hr
Ivna Kavre Piltaver ivna.kavre@uniri.hr
Ivana Jelovica Badovinac ijelov@uniri.hr
Aleš Omerzu aomerzu@uniri.hr

Doc.dr.sc. Robert Peter , prof.

Odjel za fiziku
Odjel za fiziku
Odjel za fiziku

telefon: 051 584 621
e-pošta: rpeter@uniri.hr
prostorija: O-112


MEĐUNARODNA VIDLJIVOST:
CITATIH-INDEXI10-INDEX
Google sholar 254 9 7
Scopus 222 8 6