REZULTATE

Rezultate estimate:

1. Montaje experimentale pentru producerea si analiza nanocompozitelor (NC)
2. Montaj experimental pentru analiza plasmei de depunere
3. Depunerea prin PLD a stratului subtire dielectric matrice a NC; optimizare
4. Analiza proprietatilor structurale si morfologice a straturilor subtiri
5. Depunerea prin PLD a nanoparticulelor metalice constituente ale NC; optimizare
6. Analiza proprietatilor structurale si morfologice a nanoparticulelor
7. Depunerea prin PLD de NC; optimizare
8. Analiza proprietatilor structurale si morfologice a NC
9. Analiza proprietatilor functionale optice/magnetice ale NC
10. Corelarea proprietatilor optice si magnetice ale NC cu proprietatile elementelor constituente ale NC
11. Analiza plasmei de depunere PLD; corelare cu proprietatile NC si cu cele ale constituentilor
12. Proces optimizat pentru obtinerea de NC cu proprietati optice si magnetice imbunatatite pentru aplicatii

Rezultate obtinute:

• Realizare montaj experimental pentru depunere NC:
• laser     - YAG-Nd cu emisie la mai multe lungimi de unda (IR, viz., UV)
• durata puls ordin ns
• frecventa repetitie 10 Hz
• energie/puls de ordin zeci mJ

- YVO cu emisie la mai multe lungimi de unda (IR, viz., UV)

• durata puls ordin ps
• frecventa repetitie zeci – sute kHz
• energie/puls de ordin mJ
• incinta iradiere cu atmosfera controlabila
• sistem prindere tinta cu masa xy controlata de calculator
cuptoras pentru incalzire substrat cu control PID al temperaturii si precizie 1 °
• 1. baleiere suprafata tinta pentru imbunatatire morfologie depunere
  2. sistem multitinta pentru control succesiune strat subtire/NP
  3. control presiune, flux, tip gaz

• Sistem analiza strat subtire/ NP
• grosime si rugozitate: rugozimetru  -  INCDFLPR
• compozitie, faze, structura: XRD  -  INCDFM
• morfologie: microscopie SEM, TEM, EDAX  -  UPB

• Depunere si analiza strat subtire (matrice)
• depunere straturi subtiri (Al2O3; TiN; YBCO)
• studiu efect parametri de iradiere (presiune, tip gaz, en/puls) asupra proprietatilor stratului
• analiza proprietati structurale si morfologice ale stratului:
• straturi amorfe (vid) sau policristaline (atmosfera gazoasa)
• natura gaz nu are efect, ci doar presiune Þ interactii hidrodinamice specii tinta-gaz
• TiN: rezultate XRD => reactie completa Ti cu N2 cu formare faza cubica TiN

Figura XRD a unui strat subtire obtinut prin iradierea unei tinte de Ti in atmosfera de N2

• Depunere si analiza NP
• depunere NP metalice diferite pe straturi subtiri dielectrice diferite sau direct pe substrat Si(100)
• studiu efect parametri laser (en/puls, numar pulsuri) asupra proprietatilor structurale si morfologice ale NP
studiu efect alti parametri principali (tip/presiune gaz, temperatura substrat, distanta substrat-tinta) asupra proprietatilor fizice ale NP (dimensiune, forma, structura)
• 1. microscopie SEM, TEM => NP de dimensiuni 2 nm – sute nm sferice, distribuite regulat

SEM al NP Fe/Al2O3

SEM al NP Fe/TiN

TEM al unor NP Fe/ Al2O3

TEM al unor NP Fe/ Al2O3

Iradieri in atmosfera de azot conduc la prezenta de NP ne-sferice ← formare nitruri de fier (magnetice) ?

TEM al unor NP Fe/TiN

• EDAX => identificare compozitie NP
• Structura NP: policristalina sau cristalina, chiar daca matrice este amorfa in zona respectiva Þ rezultat de importanta practica
• In conditiile experimentale utilizate nu s-a atins pragul de percolatie => NC vor avea proprietati corespunzatoare NP izolate
• NP de Au sint aproape de limita de percolatie (NP alungite;densitate mare NP )
• In unele conditii este prezent fenomenul de autoasamblare al NP

Prezenta fenomenului de autoasamblare al NP de Fe dupa linii pe o suprafata de Al2O3

Analiza interactiilor dintre elementele NC: strat subtire si NP

• Structura stratului subtire nu afecteaza structura NP la densitati mici NP
• NP de Au in Al2O3: densitate mare NP Þ interactie puternica NP – strat
• Crestere temperatura depunere conduce la cresterea cantitatii de material orientat (in special NP), dupa cum se vede in curbe XRD
• Distanta tinta-substrat afecteaza NC doar pentru cele situate aproape de limita de percolatie: dimensiuni NP sint mai mari aproape de tinta