Tid og sted for prøveforelesning
Bedømmelseskomité
- Dr. Mhairi Gass, AMEC, UK
- Professor Anne Borg, NTNU, Norway
- Professor Clas Persson, University of Oslo, Norway
Leder av disputas
Professor Jøran Idar Moen
Veileder
- Professor Arne Olsen
- Professor Terje Finstad
- Førsteamanuensis Anette Eleonora Gunnæs
Sammendrag
I det foreliggende PhD-arbeidet er det utført en rekke undersøkelser av såkalte kvanteprikker (quantum dots, forkortet QDs) av silisium (Si) og germanium (Ge) i tynne filmer av oksider og nitrider. Bakgrunnen for dette er at de elektroniske og optiske egenskapene til slike nanostrukturer kan tilpasses ulike optoelektroniske anvendelser, som for eksempel i solceller. Ladningsbærerne i slike halvledermaterialer kan innesperres i disse nanometerstore krystallene pga. den såkalte kvante-innesperringseffekten (quantum confinement, forkortet QC). Denne effekten er avhengig av størrelsen på nanokrystallene og kan derfor ha avgjørende betydning for materialenes elektroniske og optiske egenskaper. Det foreliggende PhD-arbeidet har fokusert på studier av de atomære strukturene til disse halvledermaterialene og hvordan deres optiske og elektroniske egenskaper varierer som funksjon av kvanteprikkenes størrelse (2 – 10 nm) og struktur. Dette er gjort ved å kombinere forskjellige spektroskopiske og elektronmikroskopiske teknikker. De enkelte kvanteprikkene er studert ved hjelp av et såkalt aberrasjonskorrigert skanning transmisjonselektronmikroskop utstyrt med et elektron-energi-taps-spektrometer (STEM-EELS). Kollektive elektronoscillasjoner (plasmoner), elektronoverganger mellom ulike energitilstander og energinivåene nær ledningsbåndene er undersøkt som funksjon av størrelsen til kvanteprikkene av Si og Ge. I de undersøkte prøvene er de målte energinivåene forskjøvet til høyere energi. Dette er i overensstemmelse med teoretiske forutsigelser og skyldes kvante-innesperringseffekter (QCs). I tillegg er defekter i kvanteprikkene og den kjemiske tilstanden til omgivelsene undersøkt for å få en dypere forståelse av de betydelige avvikene mellom de observerte resultatene og beregninger basert på klassisk fysikk. Foruten STEM-EELS er flere andre teknikker brukt som for eksempel røntgen fotoelektronspektroskopi (XPS) og fotoluminescens-spektroskopi (PL), for å studere de kjemiske bindingene og optiske egenskapene til Si kvanteprikkene i tynne filmer av silisiumnitrid. Basert på disse kjemiske, strukturelle og optiske karakteriseringene ved hjelp av XPS, EELS og PL, er det foreslått en modell for energitilstandene og de elektroniske overgangene i tynne silisiumnitrid-filmer. Modellen forklarer betydningen av eksitoner og defekter for synlig luminescens i silisiumnitrid-filmer med kvanteprikker av silisium. Resultatene i den foreliggende PhD-avhandlingen gir viktig informasjon for å forstå de fysiske egenskapene til kvanteprikker. Dette er viktig for å forbedre de optoelektroniske egenskapene til slike materialer med sikte på praktiske anvendelser som for eksempel solceller.
For mer informasjon
Kontakt Ekspedisjonskontoret:
e-post: ekspedisjon@fys.uio.no
Telefon: 22 85 64 28