Το οξείδιο του ψευδαργύρου είναι ένας ημιαγωγός της ομάδας II-VI και έχει μεγάλη ποικιλία σε τεχνολογικές εφαρμογές όπως οι αισθητήρες διαφόρων χημικών αερίων, τα lasers, οι δίοδοι εκπομπής φωτός, οι νανο-γεννήτριες, τα ηλιακά κύτταρα και πολλές άλλες. Το ευρύ του ενεργειακό κενό (3.445 eV) το καθιστά ένα πολλά υποσχόμενο υλικό για φωτονικές εφαρμογές στην περιοχή του UV ή του ιώδους, ενώ ταυτόχρονα η υψηλή ενέργεια συνοχής του εξιτονίου που το χαρακτηρίζει (περίπου στα 60 meV) επιτρέπει την αποτελεσματική εξιτονική εκπομπή σε θερμοκρασία δωματίου. Οι πιο πρόσφατες εξελίξεις στον τομέα του νανοδομημένου ZnO είναι οι νανοδρόμοι, οι νανογέφυρες, οι νανοπροπέλες, οι νανοδακτύλιοι, τα νανονήματα κ.α.
Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετώνται οι ηλεκτρονιακές και οπτικές ιδιότητες νανονημάτων οξειδίου του ψευδαργύρου (ZnO) για ένα εύρος διαμέτρων από 2 έως 6 nm και με την βοήθεια της εμπειρικής μεθόδου των ψευδοδυναμικών και της Configuration Interaction (CI). Μια ανασκόπηση των ιδιοτήτων και χαρακτηριστικών του bulk ZnO, όπως η κρυσταλλική και η ενεργειακή του δομή, κάποιες τεχνολογικές εφαρμογές και μέθοδοι ανάπτυξης δίνονται στο πρώτο κεφάλαιο. Το δεύτερο κεφάλαιο περιέχει την περιγραφή διαφόρων υπολογιστικών μεθόδων όπως της προσέγγισης ενεργούς μάζας ( Effective Mass Approximation), της θεωρίας του συναρτησιακού της πυκνότητας (Density Functional Theory) και τέλος, της εμπειρικής μεθόδου των ψευδοδυναμικών που χρησιμοποιείται στους υπολογισμούς των ηλεκτρονιακών και οπτικών ιδιοτήτων των νανοδομών που μελετάμε. Στο τρίτο και τελευταίο κεφάλαιο, παρατίθενται τα αριθμητικά αποτελέσματα . Αυτά, αφορούν στο εξαρτώμενο από το μέγεθος, οπτικό ενεργειακό κενό, το Stokes shift, και το φάσμα φωτοφωταύγειας. Στο τέλος του κεφαλαίου περιγράφονται τα συμπεράσματα. / Zinc oxide (ZnO), a typical group II-VI compound, has a great variety of device applications, such as chemical sensors, lasers, light-emitting diodes, nanogenerators, solar cells and so forth. The wide band gap (3.445 eV) makes it a promising material for photonic applications in the UV or the blue range, while the high exciton binding energy (around 60 meV at room temperature) allows efficient excitonic emission at room temperature. The most recent developments are towards the nanostructured ZnO, such as nanorods, nanobridges, nanopropellers, nanorings, nanowires, et al.
In the present master thesis, the electronic and optical properties of ZnO nanowires within the range of 2-6 nm in diameter are studied by means of atomistic empirical pseudopotential method and configuration interaction. A review of the bulk ZnO, such as the crystal and band structures, technological applications and synthesis methods, is presented in chapter one. The second chapter is devoted to the discussion of various types of methods, e.g., effective-mass approximation, density-functional theory (DFT), and especially the empirical pseudopotential method used herein, for the calculations of the electronic and optical properties of nanostructured ZnO. The numerical results, based on the empirical pseudopotential methods and configuration interaction approach, are present in the following chapter. These results cover the size-dependent optical band gap, Stokes shift and photoluminescence spectrum. A summarization of the results is given in the last chapter.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/8011 |
| Date | 04 October 2014 |
| Creators | Πετώνη, Αλέξια |
| Contributors | Μπασκούτας, Σωτήριος, Petoni, Alexia, Μπασκούτας, Σωτήριος, Βανακάρας, Αλέξανδρος, Πασπαλάκης, Εμμανουήλ |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
| Relation | Η ΒΚΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. |
Page generated in 0.0023 seconds