Darbo tikslas buvo skyles pernešančių organinių junginių,gebančių efektyviai tinklintis ar fotopolimerizuotis, sintezė.

Magistriniame darbe tyrinėjamos elektroninės savybės įvairioms puslaidininkinėms medžiagoms. Tarp jų eksperimentiškai ir teoriškai tirti SbSI - tipo kristalai. Išmatuotos jų voltamperinės charakteristikos įvairiose temperatūrose bei srovės temperatūrinės priklausomybės esant skirtingai įtampai. Iš matavimų paskaičiuotas tarp metalo ir puslaidininkio susidarantis barjero aukštis, kuris vėliau buvo panaudotas teorinių – eksperimentinių rezultatų palyginimui. Eksperimentiniams elektrinio laidumo matavimams paaiškinti remtasi įvairiomis fononais stimuliuoto tuneliavimo teorijomis, kurių taikymui papildomai apskaičiuota elektronų ir fononų sąveikos konstanta esant skirtingoms temperatūroms. Taip pat įvertinti kiti, nemažiau elektriniame laidume svarbius, parametrai. Darbe parodyta, kad fononais stimulioto tuneliavimo teorijos efektyviai aprašo elektrinį laidumą tirtose medžiagose prijungiant prie jų metalo kontaktus. / In this work experimental and theoretical investigations of the high electric field electrical properties in semiconductors with Schottky barrier are presented. Experimental research is given for SbSI – type crystals. Theoretical calculations and comparison with experimental data were made using electrical phonon-assisted tunnelling model (PhAT), which is usable for explanation of temperature-field dependent conductivity in wide branch of materials: semiconductors, dielectrics, inorganic, organic and other materials. PhAT model were used including well determined parameters: effective mass of the charge carrier, participating phonon energy, barrier height and electron-phonon interaction. Barrier height was experimentally measured and found for SbSI, SbSe0.2S0.8I, SbSe0.5S0.5I, SbSeI crystals. The results of the temperature dependence of electron–phonon (e–ph) interaction in the inquiring semiconductors were also calculated. It is shown that these semiconductors have kin e–ph interaction. It varies nearly for about ~ 2.6. It has been shown that the temperature dependent I-V characteristics of SbSeI crystals can be explained by the phonon-assisted tunnelling of charge carriers from the states located in the high electric field region at the electrode-crystal junction. The electron tunnelling probability W(E, T) from traps of the apparent depth to the conduction band was computed using evaluated electron-phonon interaction constant and effective mass of the polaron. The... [to full text]

The main aim of this work was to develop a method of screening HgCdTe materials for carrier concentration and mobility using Faraday rotation θ and absorption α. Faraday rotation provides N/m*2, where N is the carrier concentration and m* is the effective mass. Since m* was not known in HgCdTe, a Faraday rotation spectrometer was developed to systematically measure it as a function of temperature and Cd mole fraction. Effective masses in n-InSb, and n-GaAs were measured and compared with known values in the literature to validate the method. Mobility is proportional to θ/α. The proportionalities were determined in HgCdTe, n-InSb, and n-GaAs at infrared wavelengths. The dissertation consists of the preface, introduction, three chapters, summary and main conclusions, references, list of publications and abstract (in Lithuanian).

The main aim of this work was to develop a method of screening HgCdTe materials for carrier concentration and mobility using Faraday rotation θ and absorption α. Faraday rotation provides N/m*2, where N is the carrier concentration and m* is the effective mass. Since m* was not known in HgCdTe, a Faraday rotation spectrometer was developed to systematically measure it as a function of temperature and Cd mole fraction. Effective masses in n-InSb, and n-GaAs were measured and compared with known values in the literature to validate the method. Mobility is proportional to θ/α. The proportionalities were determined in HgCdTe, n-InSb, and n-GaAs at infrared wavelengths.

Disertacija skirta krūvininkų rekombinacijos tyrimams plačiatarpiuose nitridiniuose puslaidininkiuose bei jų dariniuose. Kompleksiniai eksperimentiniai tyrimai buvo atlikti naudojant kelias skirtingas metodikas. Atlikti krūvininkų dinamikos GaN sluoksniuose tyrimai labai žemų ir aukštų sužadinimų sąlygomis. Pasiūlytas naujas liuminescencijos gesimo kinetikų interpretavimo metodas, siejant liuminescencijos ir šviesa indukuotų dinaminių gardelių kinetikas. Naujas požiūris į geltonosios liuminescencijos juostą GaN sluoksniuose leido susieti geltonosios liuminescencijos intensyvumą su krūvininkų gyvavimo trukme. Skirtingomis technologijomis augintų AlGaN sluoksnių palyginimas suteikė informacijos apie juostos potencialo fliuktuacijas bei krūvininkų gyvavimo trukmę ribojančius veiksnius AlGaN medžiagose. Atskleista naujų krūvininkų dinamikos daugialakštėse AlGaN/AlGaN kvantinėse duobėse ypatumų – vidinio elektrinio lauko bei kvantinės duobės pločio fliuktuacijų sąlygotos lokalizacijos įtaka krūvininkų dinamikai. Dauguma tirtų bandinių buvo auginti naudojant MEMOCVDTM technologiją ir tyrimai patvirtino šios technologijos potencialą siekiant pagerinti medžiagų kokybę. / The thesis is dedicated to carrier recombination investigations in wide-band-gap semiconductors and their structures. The complex experimental studies were performed by combining several different techniques. Carrier dynamics in GaN epilayers were investigated under extremely low and high excitation conditions. A new method for interpreting photoluminescence decay kinetics was suggested by interrelating luminescence and light-induced grating decay transients. The new approach for studies of yellow band in GaN was shown by linking the carrier lifetime with yellow band intensity. Two AlGaN epilayers grown by different novel growth techniques were compared and the factors limiting carrier lifetime were identified. Moreover, more evidence on alloy mixing and band potential fluctuations in AlGaN was provided by our study. Essential knowledge was attained about carrier dynamics in high-Al-content AlGaN/AlGaN multiple quantum well structures: the influence of built-in electric field and carrier localization on carrier dynamics. Most of the samples under study were grown by MEMOCVDTM growth technique, and our study confirmed the high potential of this innovative growth technique for improving material quality.

The thesis is dedicated to carrier recombination investigations in wide-band-gap semiconductors and their structures. The complex experimental studies were performed by combining several different techniques. Carrier dynamics in GaN epilayers were investigated under extremely low and high excitation conditions. A new method for interpreting photoluminescence decay kinetics was suggested by interrelating luminescence and light-induced grating decay transients. The new approach for studies of yellow band in GaN was shown by linking the carrier lifetime with yellow band intensity. Two AlGaN epilayers grown by different novel growth techniques were compared and the factors limiting carrier lifetime were identified. Moreover, more evidence on alloy mixing and band potential fluctuations in AlGaN was provided by our study. Essential knowledge was attained about carrier dynamics in high-Al-content AlGaN/AlGaN multiple quantum well structures: the influence of built-in electric field and carrier localization on carrier dynamics. Most of the samples under study were grown by MEMOCVDTM growth technique, and our study confirmed the high potential of this innovative growth technique for improving material quality. / Disertacija skirta krūvininkų rekombinacijos tyrimams plačiatarpiuose nitridiniuose puslaidininkiuose bei jų dariniuose. Kompleksiniai eksperimentiniai tyrimai buvo atlikti naudojant kelias skirtingas metodikas. Atlikti krūvininkų dinamikos GaN sluoksniuose tyrimai labai žemų ir aukštų sužadinimų sąlygomis. Pasiūlytas naujas liuminescencijos gesimo kinetikų interpretavimo metodas, siejant liuminescencijos ir šviesa indukuotų dinaminių gardelių kinetikas. Naujas požiūris į geltonosios liuminescencijos juostą GaN sluoksniuose leido susieti geltonosios liuminescencijos intensyvumą su krūvininkų gyvavimo trukme. Skirtingomis technologijomis augintų AlGaN sluoksnių palyginimas suteikė informacijos apie juostos potencialo fliuktuacijas bei krūvininkų gyvavimo trukmę ribojančius veiksnius AlGaN medžiagose. Atskleista naujų krūvininkų dinamikos daugialakštėse AlGaN/AlGaN kvantinėse duobėse ypatumų – vidinio elektrinio lauko bei kvantinės duobės pločio fliuktuacijų sąlygotos lokalizacijos įtaka krūvininkų dinamikai. Dauguma tirtų bandinių buvo auginti naudojant MEMOCVDTM technologiją ir tyrimai patvirtino šios technologijos potencialą siekiant pagerinti medžiagų kokybę.

Pastarąjį dešimtmetį, intensyviai vystantis nanotechnologijoms, ženkliai išaugo technologinių metodų, įgalinančių suformuoti darinius, kuriuose elementų dydžiai būtų tarp 1 ir 100 nm, paieška. Šiai specifinei nanostruktūrinių medžiagų grupei skiriamas ypatingas dėmesys dėl naujų fizikinių reiškinių ir ypač - praktinių taikymų, kuriuos atveria šie dariniai. Šiame darbe aptariamos elektrocheminės technologijos, skirtos kontroliuojamos morfologijos porėtojo silicio formavimui. Suformuoti hibridiniai por-Si dariniai su metalais. Sukurta biomolekulių įterpimo į porėtuosius silicio darinius technologija bei tirta biomolekulių sąveika su kietakūniais padėklais. Nagrinėjami GaP nanodarinių formavimo elektrocheminio ėsdinimo būdu dėsningumai bei jų taikymo galimybės dujų sensoriuose. Įsisavinta nanoporėtųjų dielektrinių terpių ir hibridinių nanodarinių formavimo technologija bei tirtos jų savybės. / Over the past decade, the intensive development of nanotechnology was made to increase significantly the number of methods to form the structures of a size between 1 and 100 nm. It should be emphasized that nanostructured materials are interesting both because of perspectives in practical applications and new physical phenomena. In this work the electrochemical technique for the control of morphology of porous silicon matrix developed. Hybrid por-Si structures with metals were made. The method for infiltration of biomolecules into the porous silicon structures was developed and the interaction between silicon and bio-molecules was investigated. GaP nanostructures were formed by electrochemical etching and the possibilities of their application for gas sensors were estimated. Nanoporous and Fe-doped silica films on Si were made and the developed structures were characterized by their structural, optical or magnetic properties.

Over the past decade, the intensive development of nanotechnology was made to increase significantly the number of methods to form the structures of a size between 1 and 100 nm. It should be emphasized that nanostructured materials are interesting both because of perspectives in practical applications and new physical phenomena. In this work the electrochemical technique for the control of morphology of porous silicon matrix developed. Hybrid por-Si structures with metals were made. The method for infiltration of biomolecules into the porous silicon structures was developed and the interaction between silicon and bio-molecules was investigated. GaP nanostructures were formed by electrochemical etching and the possibilities of their application for gas sensors were estimated. Nanoporous and Fe-doped silica films on Si were made and the developed structures were characterized by their structural, optical or magnetic properties. / Pastarąjį dešimtmetį, intensyviai vystantis nanotechnologijoms, ženkliai išaugo technologinių metodų, įgalinančių suformuoti darinius, kuriuose elementų dydžiai būtų tarp 1 ir 100 nm, paieška. Šiai specifinei nanostruktūrinių medžiagų grupei skiriamas ypatingas dėmesys dėl naujų fizikinių reiškinių ir ypač - praktinių taikymų, kuriuos atveria šie dariniai. Šiame darbe aptariamos elektrocheminės technologijos, skirtos kontroliuojamos morfologijos porėtojo silicio formavimui. Suformuoti hibridiniai por-Si dariniai su metalais. Sukurta biomolekulių įterpimo į porėtuosius silicio darinius technologija bei tirta biomolekulių sąveika su kietakūniais padėklais. Nagrinėjami GaP nanodarinių formavimo elektrocheminio ėsdinimo būdu dėsningumai bei jų taikymo galimybės dujų sensoriuose. Įsisavinta nanoporėtųjų dielektrinių terpių ir hibridinių nanodarinių formavimo technologija bei tirtos jų savybės.

The main goals of the thesis are advanced characterization by complementary optical and electrical methods of organic semiconductors and the complexes of DNA (deoxyribonucleic acid) designed with purposefully controllable properties for opto-, photo- and electrical applications in modern device engineering. It was demonstrated that the polymer photovoltaic device having an active layer with donor/transmitter/acceptor structure bearing polar molecules exhibits the improvement of the external quantum efficiency associated with the growth of the mobility and reduced potential barrier for charge injection or extraction from the electrodes. The impact of the trapping states and their energetical and spatial distribution on the charge transport properties of organic semiconductors was revealed by several different complementary methods. It was demonstrated that carrier trapping is effectively involved in the charge transport phenomena, depending on the exciting light spectral range and applied electrical field. The influence of the hybrid DNA, dyes and silica material complexes on the optical properties of bio-organic materials was proven. Later the new cationic surfactant with a high efficiency third order nonlinear optical properties was demonstrated, which extended the range of available solvents for DNA complex. / Disertacija skirta išanalizuoti veiksnius, įtakojančius krūvio pernašą ir pagavimą šiuolaikinėse organinėse medžiagose skirtose optoelektronikai, bei ištirti DNR bio-molekulių įtaką elektrinėms bei optinėms medžiagų savybėms. Eksperimentiškai nustatyta, kad polimerinės medžiagos turinčios aktyviojo sluoksnio struktūrą: donoras/pernašos grandis/akceptorius ir chemiškai sujungtos su polinėmis molekulėmis, pasižymi išorinio kvantinio našumo padidėjimu, susijusiu su judrio išaugimu ir sumažėjusiu potencialo barjeru krūvininkų injekcijai ar ekstrakcijai iš elektrodų. Panaudojant keletą skirtingų, bet papildančių eksperimentinių metodų, parodyta pagavimo būsenų ir jų energetinio bei erdvinio pasiskirstymo įtaka krūvininkų pernašos savybėms organiniuose puslaidininkiuose. Pademonstruota, kad krūvininkų pagavimas efektyviai lemia krūvio pernašos reiškinius ir priklauso nuo žadinančios šviesos spektro pločio bei pridėto elektrinio lauko. Nustatyta DNR komplekso, sudaryto iš dažo ir silikagelio matricos, įtaka optinėms medžiagos savybėms. Taip pat pademonstruoti nauji katijoniniai surfaktantai su efektyviomis trečios eilės netiesinės optikos savybėmis, kurie išplečia tirpiklių pasirinkimą gaminant DNR kompleksus.

Disertacija skirta išanalizuoti veiksnius, įtakojančius krūvio pernašą ir pagavimą šiuolaikinėse organinėse medžiagose skirtose optoelektronikai, bei ištirti DNR bio-molekulių įtaką elektrinėms bei optinėms medžiagų savybėms. Eksperimentiškai nustatyta, kad polimerinės medžiagos turinčios aktyviojo sluoksnio struktūrą: donoras/pernašos grandis/akceptorius ir chemiškai sujungtos su polinėmis molekulėmis, pasižymi išorinio kvantinio našumo padidėjimu, susijusiu su judrio išaugimu ir sumažėjusiu potencialo barjeru krūvininkų injekcijai ar ekstrakcijai iš elektrodų. Panaudojant keletą skirtingų, bet papildančių eksperimentinių metodų, parodyta pagavimo būsenų ir jų energetinio bei erdvinio pasiskirstymo įtaka krūvininkų pernašos savybėms organiniuose puslaidininkiuose. Pademonstruota, kad krūvininkų pagavimas efektyviai lemia krūvio pernašos reiškinius ir priklauso nuo žadinančios šviesos spektro pločio bei pridėto elektrinio lauko. Nustatyta DNR komplekso, sudaryto iš dažo ir silikagelio matricos, įtaka optinėms medžiagos savybėms. Taip pat pademonstruoti nauji katijoniniai surfaktantai su efektyviomis trečios eilės netiesinės optikos savybėmis, kurie išplečia tirpiklių pasirinkimą gaminant DNR kompleksus. / The main goals of the thesis are advanced characterization by complementary optical and electrical methods of organic semiconductors and the complexes of DNA (deoxyribonucleic acid) designed with purposefully controllable properties for opto-, photo- and electrical applications in modern device engineering. It was demonstrated that the polymer photovoltaic device having an active layer with donor/transmitter/acceptor structure bearing polar molecules exhibits the improvement of the external quantum efficiency associated with the growth of the mobility and reduced potential barrier for charge injection or extraction from the electrodes. The impact of the trapping states and their energetical and spatial distribution on the charge transport properties of organic semiconductors was revealed by several different complementary methods. It was demonstrated that carrier trapping is effectively involved in the charge transport phenomena, depending on the exciting light spectral range and applied electrical field. The influence of the hybrid DNA, dyes and silica material complexes on the optical properties of bio-organic materials was proven. Later the new cationic surfactant with a high efficiency third order nonlinear optical properties was demonstrated, which extended the range of available solvents for DNA complex.