Фізичні властивості плівок оксиду графену, осадженого на структуру SiO2-Si і відновленого лазерним випромінюванням

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorНазаров, Олексій Миколайович
dc.contributor.authorНаконечний, Ілля Андрійович
dc.date.accessioned2026-01-08T11:42:18Z
dc.date.available2026-01-08T11:42:18Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractАктуальність теми потреба у керованому формуванні провідних шарів на основі частково відновленого оксиду графену, а також формуванні оптимальних параметрів, необхідних для даного відпалу. GO у вихідному стані характеризується широкою оптичною забороненою зоною і виступає як діелектрик, а його відновлення відкриває шлях до застосувань у мікро- та наноелектроніці. Зв’язок дослідження з науковими програмами, планами, темами робота виконана на базі кафедри загальної фізики та моделювання фізичних процесів фізико-математичного факультету НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського» у співпраці з Інститутом фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова Національної академії наук України. Обʼєкт дослідження тонкі плівки GO/rGO та композити GO–ZnO на підкладках SiO2 – Si і прозорих референсних підкладках після термічного й лазерного впливу. Предмет дослідження залежності між параметрами обробки та еволюцією π-мережі, дефектної структури, оптичної щілини, товщини та поверхневого опору. Мета роботи дослідження впливу умов відпалу та лазерного впливу на зміну фізичних властивостей GO-плівок, а також встановлення кореляцій між оптичними, електрофізичними та раманівськими параметрами як основи неруйнівного контролю. Методи дослідження охоплюють УФ–видиму спектрофотометрію (аналіз графіка Тауца), оцінювання товщини за інтерференційними ознаками, чотиризондові вимірювання поверхневого опору, мікрораманівську спектроскопію з параметризацією піків та деконволюційний аналіз. Задачі дослідження полягають у встановленні кількісних залежностей між режимами термічного та лазерного відновлення плівок GO (і композитів GO – ZnO) на структурах SiO2–Si та зміною їх оптичних, електрофізичних і раманівських характеристик. На основі отриманих залежностей визначаються відтворювані «вікна» параметрів обробки та формуються критерії неруйнівної оцінки ступеня відновлення й однорідності плівок. Наукова новизна одержаних результатів встановлення узгоджених закономірностей впливу температури відпалу, газового середовища, потужності лазера та підігріву підкладки на дефектність і провідність GO/rGO, а також у підтвердженні статистично значущих кореляцій між оптичними, електрофізичними й раманівськими параметрами, що створює підґрунтя універсальної неруйнівної методики контролю. Практичне значення одержаних результатів порівняння режимів обробки. Показано, що інтенсивне термічне відновлення GO спостерігається в діапазоні 160 – 200 ℃ зі зменшенням поверхневого опору на кілька порядків, а підвищення температури до 250 ℃ наближає параметри до стану частково відновленого графену. Для лазерної обробки встановлено, що без підігріву підкладки оптимальний ступінь відновлення відповідає потужності близько 8%, тоді як за наявності підігріву оптимум зміщується в діапазон 3 – 4% внаслідок додаткового внеску термічного ефекту. Також обґрунтовано доцільність комбінованого підходу (лазерне + термічне відновлення) як «комплексного алгоритму» керованого формування властивостей.
dc.description.abstractotherActuality of theme The need for controlled formation of conductive layers based on partially reduced graphene oxide, as well as formation of optimal parameters necessary for this annealing. GO in its original state is characterized by a wide optical band gap and acts as a dielectric, and its reduction opens the way to applications in micro and nanoelectronics. Relationship of work with scientific programs, plans, themes The work was carried out on the basis of the Department of General Physics and Modelling of Physical Processes of the Faculty of Physics and Mathematics of National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute” in cooperation with the V. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics of National Academy of Sciences of Ukraine. The object of research GO/rGO thin films and GO–ZnO composites on SiO2–Si substrates and transparent reference substrates after thermal and laser exposure. The research subject correlation between processing parameters and the evolution of the π-network, defective structure, optical gap, thickness and surface resistance. Purpose of work study of the influence of annealing conditions and laser influence on the change in physical properties of GO films, as well as establishing correlations between optical, electrophysical and Raman parameters as the basis of non-destructive testing. Research methods cover UV–visible spectrophotometry (Tauс graph analysis), thickness estimation by interference features, four-zone surface resistance measurements, micro-Raman spectroscopy with peak parameterization, and deconvolutional analysis. Research tasks consists in establishing quantitative relationships between the modes of thermal and laser reduction of GO films (and GO – ZnO composites) on SiO2–Si structures and changing their optical, electrophysical and Raman characteristics. On the basis of the obtained dependencies, the reproducible «windows» processing parameters are determined and criteria for non-destructive assessment of the degree of recovery and uniformity of the films are formed. Scientific novelty of the results establishment of consistent patterns of influence of annealing temperature, gas environment, laser power and substrate heating on GO/rGO defectiveness and conductivity, as well as in confirmation of statistically significant correlations between optical, electrophysical and Raman parameters, which creates the basis of a universal non-destructive control technique. The practical significance of the results comparison of processing modes. It is shown that intensive thermal reduction of GO is observed in the range of 160 – 200 ℃ with a decrease in surface resistance by several orders of magnitude, and an increase in temperature to 250 ℃ brings the parameters closer to the state of partially reduced graphene. For laser processing, it was established that without heating the substrate, the optimal degree of recovery corresponds to a power of about 8%, while in the presence of heating, the optimum shifts to a range of 3 – 4% due to the additional contribution of the thermal effect. The expediency of the combined approach (laser + thermal reduction) as a «complex algorithm» of controlled property formation is also substantiated.
dc.format.extent127 с.
dc.identifier.citationНаконечний, І. А. Фізичні властивості плівок оксиду графену, осадженого на структуру SiO2-Si і відновленого лазерним випромінюванням : магістерська дис. : 104 Фізика та астрономія / Наконечний Ілля Андрійович. – Київ, 2025. – 127 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/77984
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectграфеновий оксид
dc.subjectвідновлений оксид графену
dc.subjectлазерне відновлення
dc.subjectтермічний відпал
dc.subjectSiO2 – Si
dc.subjectкомпозити GO – ZnO
dc.subjectgraphene oxide
dc.subjectreduced graphene oxide
dc.subjectlaser reduction
dc.subjectthermal annealing
dc.subjectGO composites – ZnO
dc.subject.udc538.975:621.373.826
dc.titleФізичні властивості плівок оксиду графену, осадженого на структуру SiO2-Si і відновленого лазерним випромінюванням
dc.typeMaster Thesis

Файли

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 (КЗФМФП)
Магістерські роботи