Разработка научных основ универсального плазмохимического метода синтеза наноструктур оксида цинка для создания люминесцентных устройств, солнечных элементов, газовых- и биосенсоров нового поколения

Потенциал оксида цинка стал открываться по-настоящему только после того, как появились первые возможности получения новых объектов на основе ZnO с самой разнообразной морфологией, таких как наночастицы, наностержни в дисперсном состоянии и т.п. Кроме этого, были разработаны способы формирования слоев из наночастиц и наностержней на различных подложках. Данные структуры, в свою очередь, показали свою перспективность для потенциальных применений при создании люминесцентных устройств, солнечных элементов и газовых сенсоров. Высокочувствительные газовые сенсоры, изготовленные из ZnO, не только дешевы и просты в производстве, но разнообразны с точки зрения типов наноструктур. Типы наноразмеров варьируются от нольмерных (0D) наночастиц, одномерных (1D) наностержней и нанопроволок (NWs), двумерных (2D) нанолистиков и пленок, и трехмерные (3D) поликристаллы и ультрапористые наноструктуры. Наноразмерность оксида цинка влияет на поведение электронов в наноматериале, что очень важно для его чувствительности. Наноструктуры оксида цинка достаточно широко применяются в качестве платформы для биосенсоров. Именно разнообразие наноструктур оксида цинка определяет возможности его применения в качестве чувствительного материала. В рамках выполнения работ по проекту планируется разработать принципиально новый универсальный прямой одностадийный метод плазмохимического осаждения из газовой фазы (PECVD) для синтеза наноструктурированных материалов на основе оксида цинка из элементарного высокочистого Zn и кислорода избегая, тем самым, сложных металлорганических реакций, обычно используемых в традиционных CVD-процессах, для достижения наилучшей чистоты и, в конечном итоге, наибольшей подвижности электронов в материале. Предлагаемый технологический подход будет отличаться от уже существующих целым рядом параметров:- универсальность - давать возможность синтезировать любые из существующих наноструктур, либо, если необходимо, их симбиоз в рамках одного метода и за один цикл осаждения, возможности послойного осаждения,- контролируемость процесса – помимо классических «инструментов» влияния на процесс синтеза, таких как давление в системе, температура подложки, скорости потоков исходных веществ и др. плазменное инициирование имеет два дополнительных – температура и концентрация электронов,- больше возможностей для допирования и создания дополнительных активационных центров без потери вакуума за одну стадию синтеза,- большая чистота конечного материала – за счет того, что в процессе синтеза используются только два основных компонента – высокочистый свинец и кислород,- экономическая эффективность и масштабируемость, возможность создания устройства за один производственный цикл без потери вакуума,- осаждения на практически любые типы подложек, в том числе термочувствительные и растворимые.В рамках выполнения работ по проекту предполагается получение всех имеющихся наноструктур оксида цинка новым плазмохимическим методом путем прямого одностадийным синтезом из цинка и кислорода.Будет продемонстрирована высокая технологичность и большие возможности плазмохимического метода с точки зрения допирования исходного материала различными модификаторами, такими как Ag, Cu, Pb.