Електрофізичні властивості органічно-неорганічних гетероструктур на основі фталоціанінів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorВерцанова, Олена Вікторівна
dc.contributor.authorЧопик, Владислав Вікторович
dc.date.accessioned2026-09-09T09:54:51Z
dc.date.available2026-09-09T09:54:51Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractМагістерська дисертація містить 36 рисунків, 22 таблиці та список використаних джерел із 41 найменування. Загальний обсяг роботи складає 76 сторінок. Актуальність теми обумовлена стрімким розвитком наноелектроніки та сенсорики, що потребує створення нових гібридних матеріалів, які поєднують стабільність неорганічних напівпровідників з унікальними оптичними та електричними властивостями органічних сполук. Гетероструктури на основі пористого кремнію та металофталоціанінів є перспективною платформою для розробки високоефективних сенсорів газів та фотоелектричних перетворювачів, проте їхні електрофізичні властивості, зокрема процеси на межі розділу фаз, потребують детального вивчення із застосуванням сучасних автоматизованих методів діагностики. Метою роботи є дослідження електрофізичних характеристик органічно-неорганічних гетероструктур на основі пористого кремнію та фталоціанінів металів, а також розробка автоматизованого інструментарію для їх комплексної імпедансної спектроскопії. Об’єкт дослідження: електрофізичні процеси в гібридних гетероструктурах «пористий кремній фталоціанін металу». Предмет дослідження: частотні залежності комплексного імпедансу, діелектричні характеристики та механізми переносу заряду в досліджуваних структурах. Методи дослідження: для формування пористого шару кремнію використано метод метал-стимульованого хімічного травлення (MACE). Нанесення органічних плівок фталоціаніну здійснювалося методом термічного вакуумного напилення. Основним методом дослідження електрофізичних властивостей обрано імпедансну спектроскопію (ІС). Автоматизацію вимірювань реалізовано за допомогою програмних засобів Qt мови C++ та протоколів SCPI. Отримані результати: у ході виконання роботи проведено аналіз впливу кристалічної структури та молекулярної орієнтації фталоціанінів на їхню провідність, обґрунтовано вибір методу MACE для створення розвиненої поверхні гетеропереходу. Ключовим практичним результатом є розробка та програмна реалізація автоматизованої системи керування вимірювачем імпедансу (LCR-метром. За допомогою розробленого програмно-апаратного комплексу отримано експериментальні частотні залежності імпедансу (діаграми Найквіста та Боде) для тестових зразків гетероструктур. Отримані графічні залежності демонструють характерну для гетеропереходів релаксаційну поведінку, що підтверджує ефективність розробленої методики. Розроблено стартап-проект з комерціалізації гібридних фотоелектричних перетворювачів для систем Інтернету речей (IoT), який доводить економічну доцільність впровадження технології завдяки низькій собівартості та енергоефективності. Наукова новизна та практичне значення: удосконалено методику імпедансної спектроскопії шляхом автоматизації процесу збору даних, що дозволяє мінімізувати похибки та прискорити аналіз складних гетерогенних систем. Отримані експериментальні дані створюють підґрунтя для подальшого моделювання еквівалентних схем та оптимізації параметрів сенсорних структур.
dc.description.abstractotherThe master's dissertation contains 36 figures, 22 tables, and a list of 41 bibliographic references. The total volume of the work is 76 pages. The relevance of the topic is due to the rapid development of nanoelectronics and sensor technology, which requires the creation of new hybrid materials that combine the stability of inorganic semiconductors with the unique optical and electrical properties of organic compounds. Heterostructures based on porous silicon and metal phthalocyanines are a promising platform for the development of highly efficient gas sensors and photoelectric converters, but their electrophysical properties, in particular the processes at the phase boundary, require detailed study using modern automated diagnostic methods. The aim of the work is to study the electrophysical characteristics of organic-inorganic heterostructures based on porous silicon and cobalt phthalocyanine, as well as to develop automated tools for their comprehensive impedance spectroscopy. Object of study: electrophysical processes in hybrid heterostructures ‘porous silicon - metal phthalocyanine’. Subject of study: frequency dependencies of complex impedance, dielectric characteristics and charge transfer mechanisms in the studied structures. Research methods: the metal-assisted chemical etching (MACE) method was used to form a porous silicon layer. Organic phthalocyanine films were deposited by thermal vacuum evaporation. Impedance spectroscopy (IS) was chosen as the main method for studying the electrophysical properties. Measurements were automated using C++ software and SCPI protocols. Results obtained: in the course of the work, a comprehensive analysis of the influence of the crystal structure and molecular orientation of phthalocyanines on their conductivity was carried out, and the choice of the MACE method for creating a developed heterojunction surface was justified. The key practical result is the development and software implementation of an automated impedance meter (LCR meter) control system that allows high-precision measurements to be made over a wide frequency range. Using the developed software and hardware complex, experimental frequency dependencies of impedance (Nyquist and Bode diagrams) were obtained for test samples of heterostructures. The obtained graphical dependencies demonstrate the relaxation behaviour characteristic of heterojunctions, which confirms the effectiveness of the developed methodology. A start-up project has been developed for the commercialisation of hybrid photoelectric converters for Internet of Things (IoT) systems, which proves the economic feasibility of implementing the technology due to its low cost and energy efficiency. Scientific novelty and practical significance: the impedance spectroscopy technique has been improved by automating the data collection process, which minimises errors and speeds up the analysis of complex heterogeneous systems. The experimental data obtained provide a basis for further modelling of equivalent circuits and optimisation of sensor structure parameters.
dc.format.extent76 с.
dc.identifier.citationЧопик, В. В. Електрофізичні властивості органічно-неорганічних гетероструктур на основі фталоціанінів : магістерська дис. : 176 Мікро- та наносистемна техніка / Чопик Владислав Вікторович. – Київ, 2025. – 76 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/82911
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectфталоціанін
dc.subjectпористий кремній
dc.subjectімпедансна спектроскопія
dc.subjectгетероструктура
dc.subjectавтоматизація вимірювань
dc.subjectстартап-проект
dc.subjectphthalocyanine
dc.subjectporous silicon
dc.subjectmace
dc.subjectimpedance spectroscopy
dc.subjectheterostructure
dc.subjectautomation of measurements
dc.subjectstartup project
dc.subject.udc621.382 + 539.23
dc.titleЕлектрофізичні властивості органічно-неорганічних гетероструктур на основі фталоціанінів
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Chopyk_magistr.pdf
Розмір:
4.23 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (МЕ)
Магістерські роботи