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