2 · web view2009 echipele din republica moldova şi sua au elaborat două abordări diferite a...

2

UNIVERSITATEA DE STAT DIN MOLDOVA

APROB

Rectorul USM,

doctor habilitat,

profesor universitar

______ Gheorghe Ciocanu

____ _____________ 2011

RAPORT DE AUTOEVALUARE 2006-2010

PROFILUL

„Fizica şi tehnologia materialelor, nanostructurilor

şi a dispozitivelor optoelectronice cu semiconductoare”

Aprobat la şedinţa Senatului USM din 01.03.2011 (proces verbal nr.6)

şi şedinţa Consiliului de Administraţie al USM din 22.03.2011(proces verbal nr.6)

Petru GAŞIN

dr. hab., prof. univ.,

Preşedintele Comisiei pentru profilul

„Fizica şi tehnologia materialelor, nanostructurilor

şi a dispozitivelor optoelectronice cu semiconductoare”

__________________________

CHIŞINĂU 2011

CUPRINS

1. Date generale 3

2. Capacitatea instituţională şi resursele 5

2.1. Cadrul tematic şi instituţional de cercetare 5

2.2. Personalul uman 44

2.3. Mijloacele financiare disponibile 59

2.4. Potenţialul logistic şi infrastructura de cercetare 59

3. Rezultatele cercetării, calitatea, eficienţa, relevanţa, impactul 61

4. Antrenare în activităţi conexe cercetării 65

5. Cooperări naţionale şi internaţionale 71

5.1. Cooperare în cadrul naţional 71

5.2. Cooperare internaţională 71

6. Fişa statistică 74

7. Lista materialelor solicitate 81

7.1 Planul tematic de cercetări pentru perioada luată în studiu 81

7.2 Lista elaborărilor realizate în perioada luată în studiu 85

7.3 Lista lucrărilor apărute în edituri străine 94

7.4 Lista lucrărilor apărute în edituri din ţară 94

7.5 Lista articolelor ştiinţifice apărute în reviste de specialitate din străinătate 94

7.6 Lista capitolelor din monografii apărute în străinătate 104

7.7 Lista articolelor ştiinţifice apărute în reviste de specialitate din ţară 105

7.8 Lista capitolelor din monografii apărute în ţară 112

7.9 Lista articolelor ştiinţifice publicate în culegeri 112

7.10 Lista comunicărilor ştiinţifice prezentate la manifestări internaţionale, publicate ca rezumat (1-3 pagini) 112

7.11 Lista referatelor ştiinţifice prezentate la manifestări internaţionale,publicate integral 128

7.12 Lista referatelor ştiinţifice prezentate la manifestări naţionale, publicate integral 132

7.13 Lista comunicărilor ştiinţifice prezentate la manifestări naţionale ca rezumat 133

7.14 Lista manifestărilor ştiinţifice organizate (denumirea, participarea, perioada, locul desfăşurării) 137

7.15 Lista studiilor, referatelor publicate pe Internet (se indică organizaţia editor) 137

7.16 Lista brevetelor şi a certificatelor de soi, de rase 138

7.17 Lista certificatelor de depunere în colecţii a suşelor 139

7.18 Lista cererilor de brevetare şi certificare 139

7.19 Lista contractelor de licenţă (cesiune) în baza brevetelor, know-how 139

7.20 Lista manualelor 140

7.21 Lista capitolelor în manuale 140

7.22 Lista lucrărilor instructiv-metodice 140

7.23 Lista documentelor de politici elaborate şi aprobate 140

7.24 Lista recomandărilor metodologice elaborate şi implementate în activitatea autorităţilor publice centrale şi/sau locale 141

7.25 Lista avizelor la proiecte de legi sau de alte acte normative (precizat) 141

7.26 Lista cărţilor de popularizare a ştiinţei 141

7.27 Lista articolelor de popularizare a ştiinţei 141

7.28 Lista manifestărilor organizate pentru utilizatori 141

7.29 Lista tîrgurilor şi a expoziţiilor naţionale şi internaţionale la care a participat organizaţia (cu specificarea rezultatelor aprecierii exponatelor prezentate) 141

7.30 Lista filialelor 141

7.31 Lista subdiviziunilor comune în sfera ştiinţei şi inovării 141

7.32 Lista lucrărilor executate la comanda beneficiarilor de peste hotare 141

7.33 Lista organismelor ştiinţifice, în activitatea cărora este antrenată organizaţia 141

1. DATE GENERALE

Activitatea de cercetare în domeniul fizicii se realizează de la fondarea facultăţii de Fizică (1946).

Facultatea de Fizică a asigurat până în prezent pregătirea a peste 3000 specialişti. Prin conjugarea rezonabilă a activităţii de instruire şi investigaţiile ştiinţifice desfăşurate la catedrele facultăţii s-a pus temelia pregătirii fundamentale a specialiştilor în domeniul fizicii. În rezultat fiecare al zecelea absolvent a devenit doctor, iar fiecare al sutălea – doctor habilitat în ştiinţe fizico-matematice.

Pe parcursul a cinci decenii a fost fondată şcoala de fizicieni, care activează cu succes în diverse domenii ale economiei naţionale, şcoală care este generatorul progresului în domeniul fizicii teoretice, opticii şi electronicii, fizicii corpului solid şi fizicii computaţionale.

Un rol deosebit în dezvoltarea ştiinţei la facultate aparţine savanţilor cu renume: membru corespondent Iu.Perlin, profesor M.Kot, academicianul A.Simaşchevici, membru corespondent E.Pocatilov, profesor L.Panasiuc, profesor V.Muşinschi, profesorii universitari P.Gaşin. D.Nedeoglo, M.Caraman, V.Gamurari.

Pe parcurs la facultate s-au creat mai multe şcoli şi direcţii ştiinţifice:

1. Teoria polaronică a stărilor impuritare şi a tranziţiilor optice multifononice în semiconductori polari şi cristale ionice – fondator membru corespondent Iu.Perlin.

2. Fizica şi tehnologia cristalelor şi straturilor subţiri a compuşilor semiconductori A3B5, A2B6, A2B5 şi A3B6 – fondator profesor M.Kot.

3. Fizica şi tehnologia heterojoncţiunilor în baza compuşilor semiconductori A2B6 – fondator acad. A.Simaşchevici.

4. Înregistrarea fototermoplastică a informaţiei optice – fondator profesor L.Panasiuc.

5. Teoria polaronică a forţei de legătură, bipolaronică şi oscilaţiile excitonice în structurile multistratificate şi suprafeţe – fondator membru cor. E.Pocatilov.

6. Optica stării condensate – fondator profesor V.Muşinschi.

Ca o recunoaştere binemeritată a nivelului înalt şi importanţa cercetărilor ştiinţifice este recunoaşterea unei descoperiri în fizică „Fenomenul propagării în suprareţele compoziţionale a polaritonilor fononici superficiali” şi trei Premii de Stat ale Republicii Moldova în domeniul Ştiinţei şi Tehnicii, cu care sunt desemnate realizările colaboratorilor facultăţii (a.a. 1980, 1982, 1989).

În prezent la profilul dat se efectuează cercetări ştiinţifice în cadrul a trei catedre, un Centru Ştiinţific „Materiale şi dispozitive semiconductoare” în componenţa căruia sunt 5 laboratoare de cercetare ştiinţifică: „Fizica structurilor multistratificate şi magnetici moleculari”, „Fizica semiconductorilor”, „Sinergetica”, „Înregistrarea fototermoplastică”, „Fotonica şi metrologia fizică”.

Potenţialul ştiinţific cuprinde 93 cadre didactico-ştiinţifice, inclusiv 17 doctori habilitaţi, 48 doctori în ştiinţe fizico-matematice şi tineri de la masterat şi doctorat.

La momentul actual cercetările în cadrul profilului sunt axate pe direcţia strategică:

05 „Nanotehnologii, inginerie industrială, produse şi materiale noi”.

Pe această direcţie în perioada anilor 2006-2010 s-au efectuat cercetări în cadrul a 5 proiecte de cercetare fundamentală, 3 proiecte aplicative, 4 proiecte din cadrul Programului de Stat, 2 proiecte ştiinţifice comune cu Federaţia Rusă, 2 proiecte ştiinţifice comune cu Germania, 4 proiect pentru tineri cercetători.

În cadrul profilului examinat s-au efectuat cercetări în cadrul a 12 proiecte şi granturi internaţionale finanţate de diferite fundaţii (CRDF-MRDA, INTAS, NATO, SCOPES, FP7 ş.a.).

2. CAPACITATEA INSTITUŢIONALĂ ŞI RESURSELE

2.1. Cadrul tematic şi instituţional de cercetare

Structura instituţională

Direcţiile principale de cercetare ale organizaţiei

Direcţia strategică 5: Nanotehnologii, inginerie industrială, produse şi materiale noi

Direcţia prioritară:

· Nanotehnologii şi materiale multifuncţionale noi

Obiective:

· Nanotehnologii cost-efective, materiale nanostructurate, compozite noi pentru electronică, spintronică, optoelectronică şi fotonică;

· Noi metode tehnologice, procedee şi utilaje de prelucrare complexă şi durificare a suprafeţelor;

· Concepte şi metode teoretice noi,

· Fizica stărilor condensate;

· Proiectarea şi oţinerea materialelor noi multifuncţionale cu aplicaţii în industrie.

· Noi tehnologii industriale şi produse inginereşti

Obiective:

· Tehnologii scientointensive, produse inginereşti şi echipamente electronice competitive;

· Metode electro-fizico-chimice avansate pentru procesare, prelucrarea materialelor şi a produselor alimentare.

Informaţie privind proiectele instituţionale de cercetare

Direcţia strategică 05. Nanotehnologii, inginerie industrială, produse şi materiale noi

Cercetări ştiinţifice fundamentale

1.

Cifrul proiectului

06.408.035F

Denumirea proiectului

Structuri fototermoplastice din semiconductori calcogenici pentru medii holografice

Termenul executării

2006-2010

Conducătorul proiectului:

dr. Oleg Corşac

Executorii proiectului:

Corşac Oleg, cercet.şt.coord.,dr. în ştiinţe tehnice

Ciapurin Igor – cercet.şt.superior., dr. în ştiinţe fizico-matematice

Rotaru Vasile – cercet.şt.coord.,dr. în ştiinţe fizico-matematice

Prilepov Vladimir– cercet.şt.superior., dr. în ştiinţe tehnice

Chiriţa Arcadi– cercetător ştiinţific

Nasedchina Nadejda – cercetător ştiinţific

Jidcov Iurii – cercetător ştiinţific

Ciornîi Alexei, – ing.

Prin cumul:

Suşchevici Constantin - cercetător şt. superior, dr.în şt. fizico-matematice (0,5 cumul)

Guţol Eduard – cerc.şt. c.1 .(0,5 cumul)

Bulimaga Tatiana - cerc.şt. stag. (0,5 cumul)

studenţi

Obiectivele generale ale proiectului:

Dezvoltarea şi ameliorarea tehnologiilor de obţinere a mediilor de înregistrare cu parametri-limită (sensibilitatea, rezoluţia, transmiterea de semitonuri) pentru sisteme de vizualizare la distanţă.

Impactul ştiinţific, economic şi social:

Impactul ştiinţific:

Purtătorii fototermoplastici sunt unii dintre cei mai de perspectivă medii optice pentru holografie în timp real. Rezultatele ştiinţifice obţinute au fost oglindite în brevetele de invenţie şi articolele ştiinţifice publicate în perioada de referinţă.

Efectul economic:

Elaborările ştiinţifice realizate în laborator prezintă atât interes ştiinţific, cât şi comercial. Astfel, în anul 2009 modelul pilot al instalaţiei pentru înregistrarea fototermoplastică a fost achiziţionat de compania Physical Optics Corporation (SUA).

Rezumatul rezultatelor obţinute:

2006

A fost elaborată şi confecţionată instalaţia optică pentru înregistrarea hologramelor polarizate în polaritate circulară şi liniară a radiaţiei monocromatice a laserului He-Ne.

Au fost înregistrate imaginile interferenţiale şi hologramele obiectelor-test transparente. În radiaţie polarizată pe purtătorul pe bază de pelicule subţiri de As-S-Se şi strat termoplastic. Au fost evidenţiate efectele de polarizare la înregistrarea imaginilor interferenţiale fazice şi a hologramelor, care permit identificarea imaginilor hologramelor refăcute suprapuse una peste alta. A fost studiată dependenţa eficienţei difracţionale de starea de polarizare a frontului câmpului optic. Metoda elaborată permite înregistrarea imaginilor diverselor obiecte-test transparente pe aceeaşi suprafaţă a purtătorului cu refacerea ulterioară a imaginii în radiaţie laser circular polarizată. Utilizând efectele de polarizare cercetate, cu ajutorul polarizatorului liniar, s-a reuşit divizarea imaginilor obţinute, ceea ce permite majorarea de două ori a densităţii informaţiei pe o unitate de suprafaţă a purtătorului studiat.

2007

A fost efectuat calculul parametrilor optici ai instalaţiei pentru microscopie holografică.

Au fost obţinute PFTP pe bazǎ de As-Se-S-polimer cu sensibilitatea 106 cm2/J în domeniul (=630(640 nm cu grosimea stratului termoplactic pe baza de poliepoxipropilcarbazol cu grosimea 0,7 (m. Purtătorii obţinuţi permit înregistrarea informaţiei optice şi a hologramelor cu ajutorul laserului He-Ne ((=633 nm) cu rezoluţia 100-1200 mm-1. Au fost înregistrate reţelele interferometrice cu frecvenţile spaţiale de la 400 mm-1 până la 1200 mm-1. A fost construitǎ instalaţia experimentalǎ şi însuşitǎ metodica de înregistrare a hologramelor microobiectelor. A fost însuşitǎ metodica de restabilire a hologramelor microobiectelor.

A fost elaborată metoda şi studiate posibilităţile de utilizare a PFTP în microscopia holografică. Au fost obţinute şi studiate hologramele vaporilor concentraţi ai lichidelor cu mărimea de la 10 până la 100 μм.

2008

Au fost obţinuţi purtători fototermoplastici în baza sistemului As-Se-S-Sn polimer cu sensibilitatea 106 cm2/J în domeniul lungimilor de undă (=630(640 nm şi (=500(550 nm. În baza purtătorilor obţinuţi au fost studiate procesele de înregistrare a hologramelor la radiaţie laser cu lungimile de undă (=633 nm şi (=532 nm. Au fost obţinute holograme cu rezoluţia maximă până la 1500 mm-1cu eficacitatea difracţiei până la 12% în timp real – t~3s. Au fost obţinute imaginile microobiectelor pe purtătorii fototermoplastici, rastrate cu ajutorul interfereţiei cu frecvenţă înaltă – pînă la 1300 mm-1.

A fost elaborat şi confecţionat un dispozitiv autonom pentru înregistrarea şi restabilirea hologramelor microobiectelor mobile. În cadrul colaborării în parteneriat, dispozitivul autonom şi purtătorul fototermoplastic au fost testate cu succes la Physical Optics Corporation (SUA)la înregistrarea hologramelor dinamice a aerosolurilor.

2009

În baza dispozitivelor cu microprocesoare programabile a fost elaborat şi confecţionată instalaţia pentru înregistrarea informaţiei optice, a interferogramelor şi a hologramelor pe purtători fototermoplastici. Instalaţia elaborată permite înregistrarea informaţiei optice în scară reală de timp (nu mai mult de 3 s.).

Au fost obţinuţi purtători fototermoplastici în baza semiconductorilor halogeni sticloşi din sistema As4Se3S3 şi a stratului termoplastic din oligomerul poliexopropilcarbazolului şi a copolimerului butilmetacrilatului şi stirolului. Au fost obţinuţi purtători ce posedă sensibilitate holografică SDE=1,5 · 106 cm2/J şi putere de rezoluţie R=2000 mm-1 (pentru iradierea cu laser λ=532 nm) şi SDE=2 · 106 cm2/J şi R=1800 mm-1 pentru λ=633 nm.

Au fost studiate procesele de înregistrare a microobiectelor cu utilizarea metodelor de rastrare interferenţială pentru determinarea dimensiunilor obiectelor înregistrate. Au fost studiate procesele de înregistrare a hologramelor cu impulsuri şi obţinuţi purtători fototermoplastici pentru holografia cu impulsuri. Conform rezultatelor cercetărilor efectuate a fost semnat contractul cu Physical Optics Corporation (SUA) pentru confecţionarea şi implementarea unui model pilot a aparatului pentru înregistrarea microhologramelor pe purtător fototermoplastic.

2010

Au fost obţinuţi purtătorii fototermoplastici în baza sistemului As2S3(0,73)As2S3(0,27) сu sensibilitate holografică S=6·106cm2/J pentru radiaţia laser λ=0,532 µm, puterea de rezoluţie până la 2200мм-1, eficienţa de difracţie la semnalul transmis nu mai mică 26% la frecvenţa de rezonanţă a înregistrării (aproape 1000 mm-1) şi timpul de obţinere a hologramei nu mai mare de 2,5 s. A fost elaborată metoda de obţinere a hologramelor microobiectelor şi determinarea dimensiunilor acestora în baza rastrării interferenţiale a purtătorilor fototermoplastici. Au fost înregistrate holograme ale microobiectelor transparente cu dimensiuni de 25 μm şi demonstrată posibilitatea determinării caracteristicilor spaţiale şi dimensiunile liniare în baza metodelor holografice şi computerizate de prelucrare a informaţiei optice.

2.

Cifrul proiectului

06.408.036F


Fenomene electronice în heterostructuri nanometrice şi clasteri cu valenţă mixtă


2006-2010


membru-cor. Evghenii Pocotilov


Pocotilov Evghenii, doctor habilitat în şt. fiz.-mat., profesor universitar, m-cor. al AŞM

Nica Denis, şeful laboratorului, dr. în şt. fiz.-mat., conferenţiar cercetător

Gamurari Visarion, C.Ş.P, dr. hab. în şt. fiz.-mat., prof. univ. (0.5 sal)

Boldârev Serghei, C.Ş.C., doctor în şt. fiz.-mat.

Paladi Florentin, C.Ş.S., doctor în şt. fiz.-mat.(0.5 sal)

Zincenco Nadejda, C.Ş.

Tarakanova Larisa, C.Ş

Isacova Calina, C.Ş. (0.5 sal).

Gaiu Nicolae, C.Ş. (0.5 sal).

Ascherov Artur, C.Ş. (0.5 sal)

Roşca Ludmila, Ing. Cat. I

Tacu Nina, Ing. Cat. I (0.5 sal)

Fomin Vladimir, C.Ş.C., doctor habilitat în şt. fiz.-mat., profesor universitar (f. / pl.)

Gladilin Vladimir, C.Ş.S., doctor în şt. fiz.-mat. (f. / pl.)

Klimin Serghei, C.Ş.S., doctor în şt. fiz.-mat. (f. / pl.)

Kiseliova Elena, C.Ş.S., doctor în şt. fiz.-mat. (f. / pl.)

Crîşmari Dmitrii, tehn. cat. I, doctorand

Cocemasov Alexandr, tehn. cat. I, doctorand


Cercetări teoretice ale proprietăţilor electronice, fononice şi de transport ale heteronanostructurilor, grafenului şi clusterilor cu valenţă mixtă


Impactul ştiinţific al proiectului constă în dezvoltarea teoriei modernе a proprietăţilor electronice, fononice şi termice ale structurilor nanodimensionale, care a permis cercetarea şi interpretarea efectelor noi. Implementarea acestor efecte ar contribui la îmbunătăţirea caracteristicilor funcţionale ale dispozitivelor micro- şi nanodimensionale. Acesta este impactul economic posibil al proiectului.


2006

Au fost în premieră studiate teoretic proprietăţile fononilor acustici şi optici în heterostructurile plane cu canal conductor din GaN cu simetrie „wurtzite”. Am stabilit în premieră în mod teoretic existenţa maximumului de mobilitate a electronului în heterostructura în dependenţă de valoarea câmpului electric încorporat. Se arată, că armăturile AlN/GaN/AlN cu viteza sunetului mai mare (mai mică) majorează (micşorează) viteza de propagare a fluxului fononic în heterostructuri. A fost dezvoltată concepţia de dirijare a proprietăţilor fononice ale structurilor nanometrice prin intermediul utilizării armăturilor cu viteza sunetului mai mare ori mai mică. Aplicarea practică a acestei concepţii va permite de a îmbunătăţi proprietăţile fononice şi de transport ale aparatelor nanometrice.

Pentru prima dată a fost calculat spectrul vibronic al sistemului trimer cu valenţă mixtă pentru o forţă arbitrară a interacţiunii vibronice. A fost efectuată comparaţia benzii optice de absorbţie cu datele experimentale.

2007

La etapa iniţială a proiectului au fost în premieră studiate teoretic proprietăţile fononilor acustici şi optici în heterostructurile plane cu canal conductor din GaN cu simetrie „wurtzite”. Am stabilit în premieră în mod teoretic existenţa maximumului de mobilitate a electronului în heterostructura în dependenţă de valoarea câmpului electric încorporat. Se arată, că armăturile AlN/GaN/AlN cu viteza sunetului mai mare (mai mică) majorează (micşorează) viteza de propagare a fluxului fononic în heterostructuri. A fost dezvoltată concepţia de dirijare a proprietăţilor fononice ale structurilor nanometrice prin intermediul utilizării armăturilor cu viteza sunetului mai mare ori mai mică. Aplicarea practică a acestei concepţii va permite de a îmbunătăţi proprietăţile fononice şi de transport ale aparatelor nanometrice.

Pentru prima dată a fost calculat spectrul vibronic al sistemului trimer cu valenţă mixtă pentru o forţă arbitrară a interacţiunii vibronice. A fost efectuată comparaţia benzii optice de absorbţie cu datele experimentale.

2008

Au fost studiate teoretic proprietăţile fononilor acustici şi optici în heterostructurile plane cu canal conductor din GaN cu simetrie „wurtzite”.

A fost stabilit în mod teoretic existenţa maximumului de mobilitate a electronului în heterostructura în dependenţă de valoarea câmpului electric încorporat. Se arată, că armăturile AlN/GaN/AlN cu viteza sunetului mai mare (mai mică) majorează (micşorează) viteza de propagare a fluxului fononic în heterostructuri.

A fost dezvoltată concepţia de dirijare a proprietăţilor fononice ale structurilor nanometrice prin intermediul utilizării armăturilor cu viteza sunetului mai mare ori mai mică. Aplicarea practică a acestei concepţii va permite de a îmbunătăţi proprietăţile fononice şi de transport ale aparatelor nanometrice. Pentru prima dată a fost calculat spectrul vibronic al sistemului trimer cu valenţă mixtă pentru o forţă arbitrară a interacţiunii vibronice. A fost efectuată comparaţia benzii optice de absorbţie cu datele experimentale.

2009

În baza modelelor molecular-dinamice moderne ale oscilaţiilor reţelei cristaline au fost continuate cercetările teoretice ale conductibilităţii electrice şi termice. S-a stabilit teoretic faptul, că este posibil de a modifica în mod orientat fluxul termic prin canalul conductibil al heterostructurii şi heterofirului la alegerea corespunzătoare a materialului şi grosimii învelişului structurii.

A fost de asemenea dezvoltată teoria conductibilităţii termice a monostratului format din atomi de carbon – grafenului, bazată pe calcul exact al proceselor 3–fononice de difuzie a fononilor. Această teorie ne-a permis de a realiza interpretarea ştiinţifică a valorilor-record ale conductibilităţii termice în grafen, obţinute în mod experimental de către grupul de cercetători în frunte cu prof. A.A. Balandin de la University of California – Riverside (SUA).

Rezultatele teoretice obţinute posedă o valoare aplicativă înaltă, deoarece în nanodispozitivele moderne una din problemele cele mai importante este cea a controlului şi dirijării fluxurilor termice în scopul evitării supraîncălzirii lor, pe de o parte, şi a micşorării pierderilor de căldură în nanoelementele termoelectrice, pe de altă parte. De aceea dezvoltarea unor teorii mai exacte a transportului termic va fi utilă experimentatorilor în căutarea nanostructurilor cu dimensiuni şi parametri funcţionali optimali şi va permite de a cunoaşte mai profund fenomenele termice la nivel nanometric.

2010

Au fost cercetate particularităţile transportului termic în grafen şi în grafenul multistrat. La descrierea proprietăţilor fononice ale grafenului am utilizat unul dintre cele mai avansate modele molecular-dinamice pentru oscilaţiile reţelei cristaline – Valence-Force Field. În calculul conductibilităţii termice am ţinut cont de toate procesele 3-fononice Umklapp posibile. Împreună cu grupul de experimentatori de la Universitatea Riverside din Califirnia am descoperit şi interpretat teoretic efectul neobişnuit de micşorare a conductibităţii termice a grafenului multistrat la majorarea numărului straturilor monoatomare (a grosimii). Am stabilit, că conductibilitatea termică în grafenul multistrat, format din 2, 3 şi 4 straturi atomare, este mai mică decât în grafen, dar mai mare de câteva ori decât conductibilitatea termică a cuprului.

3.

Cifrul proiectului

06.408.037F


Impurităţi de tipul d-elementelor în materialele semiconductoare II-VI


2006-2010


dr. hab. Dumitru Nedeoglo


Colibaba Gleb - doctor în ştiinţe fizico-matematice, cerc. şt. superior;

Suşchevici Constantin – dr. în ştiinţe fizico-matematice, cerc. şt. coord.

Sobolevskaia Raisa – dr. în şt. fizico-matematice, cercet. şt. coord.;

Ursachi Veaceslav - doctor habilitat în ştiinţe fizico-matematice, cercetător ştiinţific superior;

Sirkeli Vadim - doctor în ştiinţe fizico-matematice, cercetător ştiinţific superior;

Siminel Anatol - doctor în ştiinţe fizico-mateinatice, cercetător ştiinţific superior;

Nicorici Andrei - doctor în ştiinţe fizico-mateinatice, cercetător ştiinţific coordonator;

Dvornicov Dmitrii - doctor în ştiinţe fizico-mateinatice, cercetător ştiinţific superior;

Radevici Ivan - cercetător ştiinţific;

Goncearenco Evghenii - cercetător ştiinţific;

Iurieva Tatiana - cercetător ştiinţific.


Obţinerea şi cercetarea complexă a proprietăţilor electrice, optice şi luminescente a materialelor semiconductoare cu bandă interzisă largă II-VI, dopate cu metale de tranziţie din grupa fierului, pentru convertori optoelectronici de energie în regiunea vizibilă şi infraroşie a spectrului.


Un impact tehnologic important al rezultatelor proiectului este elaborarea bazelor fizico-tehnice de obţinere a monocristalelor de ZnSe structural perfecte şi doparea lor cu impurităţi de metale de tranziţie din grupa fierului. A fost elaborată tehnologia cost-efectivă de obţinere a suporturilor de n-ZnSe cu parametri electrici controlabili şi variabili într-un diapazon larg de valori, care au cost mai mic comparativ cu cele analogice din Europa. Suporturile de n-ZnSe cu densitate joasă a defectelor structurale, conductibilitate şi suprafaţă mare, pot fi utilizate în calitate de matrici multifuncţionale pentru materiale nanocompozite şi va interesa atât grupuri de cercetători din instituţii naţionale şi străine, cât şi organizaţii industriale.

Impactul ştiinţific constă în obţinerea informaţiei veritabile despre spectrul energetic al impurităţilor de metale de tranziţie în n-ZnSe şi procesele de interacţiune ale lor cu defectele native a cristalelor studiate. Sunt propuse modele de centre de luminescenţă şi mecanisme a recombinării radiative, responsabile de iradierea în regiunea vizibilă şi infraroşie a spectrului. Rezultatele cercetărilor sunt protejate cu brevete de invenţie şi publicate în reviste de prestigiu cu impact-factor.


2006

A fost elaborată tehnologia minimizării efectului „alipirii” cristalelor de ZnSe de materialul tijei în procesul de creştere din fază de vapori, ce permite pe contul creşterii tangenţiale a creşte cristale cu suprafeţe mari liberi de defecte şi gemeni.

Este elaborată metoda reacţiilor chimice de transport de creştere şi dopare cu crom a cristalelor de ZnSe. Sunt crescute cristale de ZnSe, dopate cu Cr şi CrCl3 în intervalul de concentraţii de la 0 la 1 % at. de Cr în şiht. Este realizată doparea cristalelor de ZnSe din pelicula de Cr depusă pe suprafaţa probelor. Este elaborată metodica de dopare şi obţinute cristale de ZnSe:Cr, dopate din topitură de Bi. Este realizată doparea cristalelor de ZnSe cu impuritate de Cr prin intermediul CrSe, HCl şi cloruri de crom. Este arătat, că doparea cu Cr din mediul ce conţine cloruri de crom este mai efectivă, decât doparea din fază de vapori de CrSe. Este stabilit, că Cr este stingător a intensităţii FL în regiunea vizibilă a spectrului. Este arătat, că banda IR a iradierii la 2 (m în spectrul de FL a cristalelor de ZnSe:Cr este condiţionată de ionii de Cr2+.

2007

Prin metoda trasportului fizic al vaporilor cu utilizarea suporturilor au fost obţinute monocristale de ZnSe structural perfecte de puritate înaltă cu rezistivitatea 108 Ω·cm şi volum până la 4 cm3.

Prin metoda reacţiilor chimice de transport cu utilizarea iodului în calitate de agent transportator au fost obţinute cristale de ZnSe cu rezistivitatea scăzută şi conductibilitatea 10 (Ω·cm)-1, concentraţia electronilor după tratare termică a cristalelor în topitură de Zn este 1018 cm-3.

A fost elaborată metoda de dopare a cristalelor ZnSe cu impurităţile de Cr şi Mn în timpul creşterii lor din faza gazoasă prin metoda reacţiilor chimice de transport cu utilizarea iodului în calitate de agent transportator. Au fost obţinute cristale ZnSe:Cr şi ZnSe:Mn cu nivelul de dopare diferit. A fost stabilit, că impuritatea de crom este responsabilă pentru iradierea în domeniile excitonic (454 nm), impuritar (542 nm), IR apropiat (972 nm), şi mediu (2108 nm) ale spectrului de FL. A fost arătat, că structura spectrelor de transmisie şi fotoluminiscenţe (FL) se formează cu participarea ionilor Cr+ şi Cr2+.

A fost stabilit, că manganul în cristalele ZnSe:Mn creează centre iradiative termostabile Mn2+, ce sunt responsabile pentru iradierea în domeniul undelor lungi (590 - 630 nm), cauzată de tranziţii intracentrale 4T1→GA1 în ionii MnZn2+.

2008

Prin metoda reacţiilor chimice de transport au fost obţinute cristale de ZnSe cu concentraţia electronilor 6·1017 cm -3 şi conductibilitatea 10 (Ω·cm)-1.

Prin metoda transportului fizic al vaporilor au fost obţinute monocristale de ZnSe cu densitatea dislocaţiilor 5·103 cm -2, ce corespunde celor mai bune rezultate mondiale.

A fost stabilit, că concentraţia Cr în probe de ZnSe:Cr creşte exponenţial cu mărirea duratei de difuzie a impurităţii.

Au fost propuse tranziţii optice în cristale ZnSe:Cr cauzate de recombinarea electronilor liberi şi localizaţi pe nivele donoare apropiate la banda de conducţie cu golurile de pe orbitele metastabile în apropierea ionilor Cr+.

Au fost obţinute cristale p-ZnSe:Na cu electroconductibilitatea 1,6·10-4(Ω·cm)-1 la 300K.

A fost elaborată tehnologia dopării concomitente a ZnSe cu impurităţi de Cr-Fe, Cr-Mn, Cr-Al şi cristalelor cu diferită concentraţie a impurităţilor de Mn şi Fe.

A fost studiată influenţă concentraţiei Mn şi intensităţii iradierii de excitante asupra structurii spectrelor de iradiere a cristalelor ZnSe:Mn în domeniul vizibil şi IR ale spectrului. În spectre de FL a fost observată o bandă de iradiere vizibilă (590 nm), cauzată de tranziţii intracentrale în ionii Mn2+.

În cristale ZnSe:Fe a fost stabilită formare a două sisteme antiferomagnetice şi trecerea sistemei în stare paramagnetică cu mărirea câmpului magnetic.

A fost stabilit, că dopare prin difuzie a cristalelor ZnSe cu fier din topitura de Zn creează magnetizare, caracteristică pentru sticle de spin cu temperatura de tranziţie Tsg~45K.

2009

A fost elaborată tehnologia de creştere a monocristalelor de ZnSe în atmosfera vaporilor Se2 şi atmosfera vaporilor de Se şi Te, libere de dubluri, subfeţe şi cavităţi. Este indicată perspectiva metodei date de creştere pentru obţinerea monocristalelor de ZnSe, dopate în procesul de creştere cu elemente de tip d. S-a realizat creşterea cristalelor ZnSe:Ni(0,005%); ZnSe:Co[(0,01(0,1%)]; ZnSe:Cr[(0,01;0,025;0,05)%]; ZnSe:Cr[(0,025%)]:Co(0,025%); ZnSe:Co(0,03%):Cr(0,03%):Fe(0,03%). S-a efectuat doparea cristalelor de ZnSe cu impuritate de Co în topituri de Bi+Co(0,1%); Bi+Co[(NH4)3Cl5] (0,5%) şi din fază de vapori CoSe. A fost realizată tratarea termică a cristalelor ZnSe şi ZnSe:Cr:Co:Fe în topitură de Bi şi cristalelor ZnSe:Cr în topitură de Zn.

S-a arătat că mărirea concentraţiei de Ni în crystal conduce la atenuarea intensităţii benzilor de FL în regiunea vizibilă şi infraroşie (lîngă 650 nm, 950 nm şi 2060 nm). Odată cu creşterea concentrţiei de Ni pînă la 0,01% at. se observă creşterea intensităţii de luminescenţă cu maximul aproape de 2610 nm (tranziţiile 3T2(F) - 3T1(F) în ionul de NiZn2+(d8)). La mărirea ulterioară a concentraţiei de Ni, intensitatea acestei benzi monoton descreşte.

S-a stabilit că spectrele de FL ale cristalelor de ZnSe:Co în regiunea infraroşie cu valori medii sunt reprezentate de o bandă cu intensitate mare cu maximul la 2310 nm, ce este asociată cu tranziţiile intracentrale între stările duble d-d şi de bază A2(F) ale ionului de Co2+

2010

A fost îndeplinită doparea comună a cristalelor de ZnSe cu impurităţi de Mn+Al, Mn+Cr, Co+Cr+Fe. Este stabilit că, doparea comună cu Mn şi Al, conduce la creşterea intensităţii Fl cât în regiunea marginală, atât şi în domeniul IR al spectrului şi amplificarea intensităţii radiaţiei intracentrale datorită majorării concentraţiei centrelor de luminescenţă pe baza Al, majorării concentraţiei vacanţelor de zinc. Doparea comună a ZnSe cu impurităţi de Mn şi Cr în procesul de creştere al cristalelor conduce la manifestarea intensă a benzii de tranziţii intracentrale în ionii de Mn2+ şi creşterea considerabilă a intensităţii de radiaţie a lor, condiţionată de creşterea concentraţiei VZn şi aportul tranziţiilor intracentrale în ionii de Cr2+. Doparea comună triplă a ZnSe cu impurităţi de Co, Cr şi Fe conduce la o bandă compusă de FL în regiunea IR a spectrului, care include în sine toate particularităţile benzilor IR, condiţionate de fiecare tip de impuritate dopantă.

4.

Cifrul proiectului

06.408.038F


Efecte sinergetice la interacţiunea radiaţiilor electromagnetice cu mediile biologice


2006-2010


dr. hab. Anatol Rotaru


Rotaru Anatol, Prof. univ., dr. hab., sef de lab.

Ghereghi Theodor, conf., dr., cerc. st. coor.

Nica Iurie, dr., cerc. st. coor.

Sura Costel, dr., cerc. st.

Ciobanu Nellu, dr., cerc. st.

Caireac Leonid, dr., cerc. st.

Antoniuc Constantin, , cerc. st.

Vasilache Corneliu, inginer

Potîrnichi Liuda, inginer

Ciudin Ana, studentă


Efecte neliniare cu cuasiparticule de tip Boze în medii biologice


S-a demonstrat apariţia mai multor efecte biologice la acţiunea cîmpului electromagnetic exern cu particule de tip Boze. Utilizarea efectelor cooperative şi neliniare cu participarea particulelor Boze la tratarea diverselor maladii.


2006

în reprezentarea cuantică secundară a fost obţinut hameltonianul sistemului de fotoni coerenţi, fononi-bose condensaţi şi interacţiunea acestora în mediile biologice ţinând cont de angarmonismul sistemului. Au fost obţinute ecuaţiile de mişcare ale operatorilor respectivi. Fenomenologic ecuaţiile respective au fost complectaţi cu termenii de atenuare şi cei fluctuanţi. Au fost obţinute ecuaţiile Langeven şi echivalentul acestor ecuaţii, Fokker-Plank. Au fost studiate stările staţionare ale sistemului de fononi şi fotoni coerenţi în dependenţă de intensitatea câmpului exterior. S-a studiat stabilitatea stărilor staţionare. S-a demonstrat, că în cazul când stările staţionare ale fotonilor coerenţi şi fononilor boze-condensaţi sunt instabile în sistem apar structuri temporale de diversă natură: neliniar-periodice, cuaziperiodice şi stohastice. S-a studiat topologia spaţiilor de fază respectivă şi structura acestora.

A fost proiectată o instalaţie experimentală de expunere la iradiere cu microunde a obiectelor biologice. Aceasta instalaţie permite atât expunerea controlată a obiectelor la radiaţii electromagnetice cu amplitudine modulată de un semnal dreptunghiular (1000Hz) cât în absenţa amplitudinii modulate

2007

Reieşind din hameltonianul ce descrie interacţiunea neliniară de ordinul trei şi patru au fost obţinute ecuaţiile Fokker-Plank şi Langevene ce descrie evoluţia sistemului de fononi boze condensaţi atât sub acţiunea câmpului electromagnetic milimetric extern cât şi cel intern. În aproximaţia deterministă a fost obţinut sistemul de ecuaţii neliniare diferenţiale ce descrie dinamica cvaziparticulelor de tip fononi boze condensaţi şi fotoni coerenţi în mediile biologice. Au fost studiate stările staţionare ale sistemului, stabilitatea soluţiilor staţionare, au fost determinate bifurcaţiile posibile şi studiată topologia spaţiului de fază în sisteme bozonice disipative.

2008

A fost obţinut hameltonianul fononilor şi fotonilor bose condensaţi în mediile biologice ţinând cont atât de termenii rezonanţi cât şi cei nerezonanţi a interacţiunii fonon-foton.

A fost obţinut sistemul de ecuaţii neliniare diferenţiale ţinând cont de neliniaritatea de ordinul patru ce descrie interacţiunea fononilor bose condensaţi distribuiţi omogen în obiectul biologic. Evoluţia neliniară a sistemului are loc în spaţiu fazic patru dimensional. În aproximarea rezonantă a fost obţinută integrala de mişcare a numărului de cvaziparticule şi obţinute soluţiile exacte ale evoluţiei sistemului ce se descriu cu funcţiei eliptice, iar soluţia pe separatoare reprezintă mişcarea unui soliton. În cazul considerării termenilor antirezonanţi are loc distrugerea integralei de mişcare a numărului de cvaziparticule, iar în vecinătatea separatoarei apare un strat stohastic, ca urmare regimul aperiodic dispare, iar mişcarea se complică şi poartă un caracter cvaziperiodic.

A fost elaborat un bloc de alimentare în comutaţie, autoblocat, cu separare galvanică a reţelei, cu stabilizator de tensiune în circuitul secundar, care corespunde cerinţelor impuse, din punct de vedere a zgomotului şi riplului, unuia pentru alimentarea diodelor GUNN.

Scurte caracteristici tehnice ale acestuia bloc sînt cuprinse în următoarele puncte:

-Funcţionează în regim nesincronizat pe principiul oscilatorului autoblocat

-Separare galvanică a reţelei faţa de şasiu

-Fregvenţa de oscilaţie cuprinsă între 20-30KHz

-Protecţie la funcţionarea în gol şi scurtcircuit pe ieşire

-Plaja de variaţie a tensiunii de reţea admisă, este intre 110 V şi .240V.

-Pulsaţia reziduală pe ieşirea de 8 -12V este de 2-3μV

-Randamentul electric este de 80%

-Puterea totală absorbită de la reţea la este cuprinsa în 0,5 – 9 W dependenta de sarcină

-Domeniul normal de lucru este pentru puteri absorbite în 0,5 – 9 W

-Iesirea stabilizată furnizează tensiuni programabile în intervalul 7-12V la curenţi de sarcină cuprinşi în limitele 50-700 mA.

2009

Frohlich a argumentat că metabolismul celulelor biologic active inhibă coerenţă manifestată prin condensarea Bose datorită vibraţiilor elastice longitudinale a dipolilor membranelor în diapazonul de frecvenţă al microundelor. Aceasta este echivalent cu formarea bose condensatului de fononi în mediile biologice. Au fost studiate efectele neliniare cooperative a fononilor bose-condensaţi în mediile biologice. A fost obţinut Hamiltonianul interacţiunii fononilor bose condensaţi ţinându-se cont de angarmonismul combinat de ordinul trei şi patru în condiţiile rezonanţei fermi. S-au obţinut ecuaţiile de mişcare ale operatorilor bose condensaţi fononi şi fotoni ţinându-se cont şi de interacţiunea acestora. Au fost introduse stările coerente şi obţinute ecuaţiile de mişcare mediate pe stările coerente. Au fost obţinute ecuaţiile materiale ce descriu stările coerente slab neomogene a polarizării mediului biologic şi ecuaţia pentru câmpul electromagnetic. S-au obţinut diverse tipuri de soluţii atât staţionare cât şi nestaţionare. A fost obţinut hamiltonianul particulelor bose-condensate în mediile biologice ţinând cont de termenii antirezonanţi a interacţiunii fononilor şi fotonilor. S-a demonstrat că termenii antirezonanţi conduc la complicarea mişcării şi în anumite condiţii pot apărea stări haotice în sistemul de fononi şi fotoni bose-condensaţi.

2010

Ţinând cont atât de termenii rezonanţi cât şi cei nerezonanţi ai interacţiunii fonon-foton a fost obţinut hameltonianul fononilor şi fotonilor bose condensaţi în mediile. A fost obţinut sistemul de ecuaţii neliniare diferenţiale ţinând cont de neliniaritatea de ordinul patru ce descrie interacţiunea fononilor bose condensaţi distribuiţi omogen în obiectul biologic. Evoluţia neliniară a sistemului are loc în spaţiu fazic patru dimensional. În aproximarea rezonantă a fost obţinută integrala de mişcare a numărului de cvaziparticule şi obţinute soluţiile exacte ale evoluţiei sistemului ce se descriu cu funcţiei eliptice, iar soluţia pe separatoare reprezintă mişcarea unui soliton. În cazul considerării termenilor antirezonanţi are loc distrugerea integralei de mişcare a numărului de cvaziparticule, iar în vecinătatea separatoarei apare un strat stohastic, ca urmare regimul aperiodic dispare, iar mişcarea se complică şi poartă un caracter cvaziperiodic.

5.

Cifrul proiectului

06.408.039F


Structuri în bază de Si, InP şi GaN pentru conversia fotovoltaică şi optoelectronică


2006-2010


dr. Leonid Gorceac


Botnariuc Vasile, dr. în şt. fizico-matematice, cerc. Şt. coordonator

Raevschi Simion, doctor în ştiinţe tehnice, cercetător ştiinţific coordonator

Coval Andrei, doctor în ştiinţe fizico-matematice, cerc. şt. coord.

Cinic Boris, cercetător ştiinţific

Şerban Dormidont, doctor habilitat în ştiinţe fizico-matematice, cercetător ştiinţific principal, Laureat al Premiului de Stat în domeniul ştiinţei şi tehnicii a RM

Bruc Leonid, doctor în ştiinţe fizico-matematice, cerc. şt. sup.

Benderschii Andrei, cercetător ştiinţific,

studenţi


Elaborarea tehnologiei de obţinere şi cercetarea straturilor subţiri GaN pe substraturi din Si cu diametrul cca 2 inci.

Confecţionarea CS în baza HJ nCdS-pInP şi cercetarea caracteristicilor fotoelşectrice în dependenţă de parametrii electrici şi cristalografici ai substratului.

Obţinerea şi investigarea structurilor de tipul n+ITO/pSi(mc).



· Celule solare cu rezistenţă sporită la radiaţie corpusculară;

· Straturi subţiri GaN cu ( cca 50 mm mai perfecte.

Impactul economic:

· Posibilitatea confecţionării dispozitivelor optoelectronice cu eficienţa şi durata de funcţionare sporită ce se reflectă şi în aspect economic.

Impactul social:

· Utilizarea CS confecţionate în energetica netradiţională – condiţii terestre şi cosmice;

· Confecţionarea dispozitivelor optoelectronice pentru diapazoanele albastru şi violet ale spectrului vizibil (diode, lasere).


2006

Au fost elaborate tehnologiile de preparare a structurilor SIS ITO-InP (metoda pulverizării pirolitice), InP-CdS (metoda volumului cuaziînchis în vid) şi confecţionate celule solare (CS) pe baza lor. Studiul interfeţei structurilor şi analiza caracteristicilor I-U, C-U de sarcină, a fotosensibilităţii spectrale şi eficienţei cuantice interne au permis să apreciem:

· valoarea atomică a componentelor chimice ale straturilor ITO şi grosimea lor;

· lărgimea regiunii sarcinii spaţiale – 0,550...0,750 (m;

· parametrii energetici şi eficienţa maximă a conversiei fotovoltaice la AM1 – 10,1%, ce aparţine structurilor obţinute pe substraturi cu orientarea cristalografică (100);

· intervalul fotosensibilităţii – 450...950 nm şi intensitatea maximă a curentului ce constituie 0,370 A/W.

A fost modelată, confecţionate componentele de bază (blocul de distribuire a gazelor reactante (H2, HCl, HN3, Ar etc.), reactorul, sistemul de încălzire şi reglare a temperaturii etc.) şi asamblată instalaţia tehnologică de obţinere a straturilor GaN prin metoda HVPE.

2007

A fost elaborată tehnologia de obţinere a celulelor solare (CS) nCdS-pInP prin metoda volumului cuaziînchis în vid şi stabilit regimul şi orientarea cristalografică optimă a substratului (111A).

S-a stabilit influenţa în creştere a tratării termice în hidrogen (temperatura cca 350(C ) asupra randamentului CS nCdS-pInP (

h

(10,1%).

A fost finisată şi pusă în funcţie instalaţia tehnologică de obţinere a straturilor epitaxiale GaN prin metoda HVPE.

Lucrările efectuate vor permite selectarea tehnologiei optime de confecţionare a bateriilor solare pe baza fosfurii de indiu la rezistenţă sporită la influenţa radiaţiei corpusculare, şi a detectoarelor sensibile în regiunea albastră şi violetă a spectrului vizibil.

2008

Au fost crescute strate buferale GaN sau AlN şi cercetate morfologia suprafeţei lor în scopul majorării gradului de acomodare a straturilor GaN depuse pe substratele din Si prin metoda HVPE.

S-a constatat: Granulile straturilor buferale GaN haotic sunt amplasate pe suprafaţa Si şi nu sunt epitaxiale;

Straturile buferale AlN (ultimul formează soluţii solide cu GaN şi preîntîmpină formarea euteticii cu galiu la interfaţa strat-substrat) sunt epitaxiale, cu rezistenţa înaltă şi au o structură mai perfectă. Prezenţa benzilor de interferenţă în structurile AlN/Si demonstrează necesitatea optimizării grosimii straturilor buferale AlN.

Au fost crescute straturi GaN pe AlN/Si ce necesită optimizarea parametrilor lor în plan structural, al perfecţiunii şi a proprietăţilor electrofizice. A fost optimizată tehnologia de preparare în două cicluri tehnologice a HJ p+InP-pInP-n+CdS:

· La primul ciclu ce include obţinerea straturilor intermediare pInP prin metoda HVPE. Substraturile p+InP sunt amplasate în reactor într-un gradient de temperatură în creştere de la 1,7ºC/cm pînă la 2,1ºC/cm şi o viteză liniară a fluxului (H2+PCl3) în limitele 33-35 cm/min în zona de depunere;

· La al doilea ciclu s-a demonstrat că creşterea straturilor epitaxiale n+СdS prin metoda deschisă în flux de H2 pe substraturi InP amplasate cu suprafaţa de lucru inversată este mai avantajoasă. Aceasta a permis optimizarea vitezei de creştere şi îmbunătăţirea morfologiei straturilor CdS.

· Au fost confecţionate celule solare cu structura In- p+InP-pInP-n+CdS-(Ag+Zn) cu puterea de generare 143 W·m-2 şi randamentul 14% (AM1).

Au fost obţinute structuri fotovoltaice Cu-n+ITO-pSi(mc)-Al şi investigate proprietăţile electrice şi fotovoltaice ale acestora. Studiul caracteristicilor I-V la diverse temperaturi a structurilor n+ITO-pSi(mc) polarizate direct a permis determinarea parametrilor A (~2) şi (B (~0,4eV) şi mecanismul de trecere a purtătorilor de sarcină prin bariera de potenţial. A fost determinată distribuţia spectrală a fotosensibilităţii structurilor, care corespunde intervalului de lungimi de undă 550...1200 nm cu maximul localizat în apropiere de 900 nm.

2009

S-a demonstrate posibilitatea obţinerilor straturilor de AlN pe substraturi eterogene prin metoda HVPE( H2-HCl-Al-NH3) în reactoare din cuarţ.

S-a demonstrat posibilitatea obţinerii straturilor epitaxiale de GaN pe Si utilizînd un strat de AlN depus la interfaţa strat-substrat într-un ciclu tehnologic .

S-au stabilit parametrii tehnologici optimali (temperatura de creştere, valorile fluxurilor gazelor reactante, grosimea straturilor la interfsaţă etc) la obţinerea straturilor epitaxiale de GaN pe Si(111).

S-a demonstrat că straturile de AlN pe Si sunt structurate, au tensiune înalta de străpungere (sunt dielectrice) si sunt tensionate mecanic în planul substratului.

Au fost obţinute şi propuse pentru utilizare straturi si structuri de GaN, AlN, GaN/AlN/Si(111) obţinute pe plachete din siliciu cu diametrul de 2 inci.

Au fost cercetate dependenţele parametrilor fotoelectrici ai CS nCdS-pInP în dependenţă de orientarea cristalografică şi parametrii electrofizici ai substratului pInP şi timpul de depunere a stratului epitaxial frontal nCdS. Creşterea concentraţiei p în substrat în intervalul (1016...1018)cm-3 conduce la diminuarea parametrilor energetici ai CS ce este destul de pronunţată pentru p de cca 1018cm-3. Această micşorare poate fi legată de schimbarea lărgimii domeniului sarcinii spaţiale şi intensificarea proceselor de recombinare odată cu majorarea concentraţiei golurilor în pInP. Parametrii energetici ai CS (>12% sunt maximi în cazul duratei de creştere a stratului nCdS de 25 minute. Această durată probabil asigură o grosime şi o morfologie optimă a stratului frontal nCdS ce şi determină prioritatea. Fotosensibilitatea CS nCdS-pInP în regiunea lungimilor de undă lungi ale spectrului nu se însoţeşte de schimbări cu majorarea timpului de creştere, fiind limitată de pragul de absorbţie a fotonilor în InP. Cu micşorarea timpului de creştere a stratului nCdS curba fotosensibilităţii are tendinţă de a se extinde în regiunea de unde scurte a spectrului.

2010

Au fost elaborate procedeele tehnologice de depunere a straturilor epitaxiale de nitrură de galiu pe substraturi din siliciu cu multistraturi din AlN, AlGaN la interfaţă la temperaturile 1000-1200(C prin metoda reacţiilor chimice de transport.

S-a stabilit:

· straturile epitaxiale pot fi depuse dacă grosimea straturilor buferale – de nuclearizare variază în intervalul de 50-200 nm, iar temperaturile de depunere întrec 1050(C;

· la etapa de nuclearizare a straturilor buferale eterogene este strict exclusă prezenţa componentelor reactante cu galiu;

· prezenţa a 2-3 straturi intermediare de AlN,AlGaN ameliorizează structura cristalină a stratului epitaxial de nitrură de galiu, iar în condiţii optimale, permite obţinerea straturilor cu suprafaţa poleită a straturilor epitaxiale GaN/Si(111);

· pentru astfel de straturi este caracteristică prezenţa maximului fotoluminescenţei ce corespunde energiei benzii interzise a nitrurei de galiu;

· concentraţia şi mobilitatea electronilor în straturile GaN au valorile ~1018 cm-3 şi ~600 cm2/(V(s) corespunzător.

Cercetări ştiinţifice aplicate

6.

Cifrul proiectului

06.408.042A


Module fotovoltaice pe baza heterojoncţiunilor CdS-CdTe


2006-2010


dr. hab. Petru Gaşin


Fedorov, Vladimir doctor în ştiinţe fizico-matematice, cerc. şt. sup.

Vatavu, Sergiu doctor în ştiinţe fizico-matematice, cerc. şt. superior

Rotaru, Corneliu cercetător ştiinţific

Antoniuc, Constantin cercetător ştiinţific

Gagara, Ludmila doctor în ştiinţe fizico-matematice, cerc. şt. superior


Elaborarea tehnologiei de fabricare a modulelor fotovoltaice, pe baza heterojoncţiunilor CdS/CdTe cu straturi subţiri, cu aria (25 cm2 şi randamentul (10%


Elaborarea tehnologiei de fabricare a modulelor fotovoltaice pe baza heterojoncţiunilor CdS–CdTe cu straturi subţiri va da posibilitatea de a începe dezvoltarea în Moldova a industriei fotovoltaice, care este foarte importantă pentru ţară atât din punct de vedere a aprovizionării cu energie cât şi a formării locurilor de muncă. Luând în condideraţie că ţara noastră este agrară, folosirea celulelor solare pentru alimentarea energetică a gospodăriilor rurale poate soluţiona problemele de ridicare a nivelului de trai a populaţiei de la sate (utilizarea pompelor de apă alimentate de la bateriile solare, alimentarea caselor, încărcarea acumulatoarelor, alimentarea telefoanelor, iluminării străzilor ş.a.).


2006

Prin depunerea consecutivă a straturilor subţiri CdS şi CdTe prin metoda volumului cvasiînchis pe suporturi de sticlă acoperită cu un strat subţire de SnO2 au fost obţinut un set de probe (20 probe) de heterojoncţiuni CdS/CdTe. S-au cercetat proprietăţile fotoelectrice şi s-au determinat parametrii fotoelectrici a heterojoncţiunilor CdS/CdTe obţinute la iluminarea integrală de 100 mW/cm2 şi T=300 K. S-a stabilit că ridicarea temperaturii suportului până la 470-500(C la depunerea stratului de CdS măreşte tensiunea de circuit deschis până la 0,84 V la iluminarea 100 mW/cm2. A fost elaborat machetul şi s-a asamblat camera reactoare de depunere în volum cvasiînchis a straturilor subţiri cu suprafeţe de (25 cm2.

2007

A fost elaboraă tehnologia de obţinere a heterojonţiunilor CdS/CdTe cu straturi subţiri cu aria ~25 cm2 prin depunerea consecutivă în volum cvasiînchis a straturilor componente. Ca suporturi s-au folosit placi de sticlă cu aria 48 cm2 acoperite cu um strat conductibil de SnO2, transparent (T~80% şi conductibil (~10-3 ((cm). Pe un suport, într-un proces tehnologic au fost obţinute structuri cu o singură heterojoncţiune (S~25 cm2) şi cu nouă elemente cu aria suprafeţei ~1 cm2 fiecare. Straturile subţiri de CdS şi CdTe sunt policristaline cu structură hexagonală şi cubică respectiv şi omogene după structură, iar proprietăţile electrice şi fotoelectrice variază cu 15-18% pe suprafaţa straturilor.

2008

Au fost obţinute module în baza heterojoncţiunilor CdS/CdTe pe suporturi de sticlă cu aria 80x65 mm2 acoperite cu un strat de SnO2, transparent (T~80% şi conductibil (~10-3 ((cm). Un modul este constituit din 9 elemente. Suprafaţa totală a elementelor estimată după suprafaţa stratului de CdTe depus constituie ~27 cm2. Construcţia modulului constituit din 9 elemente urmărea două scopuri: 1. îmbunătăţirea colectării purtătorilor de sarcină de neechilibru de către electrozii de Cu; 2. cercetarea caracteristicilor J-V pentru fiecare element în parte. Parametrii de bază ai modulului sunt prezentate în tabel:

N

1

2

3

4

5

6

7

8

9

U, V

0,812

0,810

0,807

0,800

0,798

0,800

0,810

0,726

0,814

I, mA

31,4

30,1

28,9

34,2

32,0

30,5

31,0

30,7

29,8

Curentul de scurt-circuit diferă mai puţin de 10% de la un element la altul, iar tensiunea de circuit deschis mai puţin de 3%. Rezultatele analizei caracteristicilor J-V-T a arătat o deviere neînsemnata a dependenţelor de cele obţinute anterior. La iluminarea integrală a modulului coeficientul de umplere constituia 0,31, Ucd=0,8 V, Isc=263 mA.

2009

A fost determinat regimul tehnologic optimal de obţinere în baza heterojoncţiunilor CdS/CdTe a modulelor fotovoltaice cu aria ~27 cm2 (Tsup=300-320(C, Tevap=540-550(C, grosimea stratului de CdS-0,7-0,8 (m; iar a celui de CdTe-12-16 (m). Structurile au fost obţinute prin depunerea consecutivă a straturilor subţiri CdS şi CdTe prin metoda volumului cvasiînchis pe suporturi de sticlă cu aria 80x65 mm2 acoperite cu un strat de SnO2, transparent (T~80% şi conductibil (~10-3 ((cm). În componenţa modulului intră 9 elemente. Parametrii fotoelectrici a elementelor modulului sunt destul de omogeni (curentul de scurt-circuit şi tensiunea de circuit deschis diferă 3-7% de la un element la altul). Iluminarea modululuicu lumină integrală cu puterea de 100 mW/cm2 a arătat că Ucd=0,72 V, Isc=271,4 mA, ff=0,41, (=8,67%.

2010

A fost elaborată tehnologia de obţinere a modulelor fotovoltaice CdS-CdTe prin depunerea consecutivă prin metoda volumului cvasiînchis, într-un singur proces tehnologic, a straturilor subţiri CdS şi CdTe pe suporturi de sticlă (6×8cm2) acoperite cu un strat conductiv de SnO2 (T~80%). Modulul fotovoltaic constă din nouă celule solare cu aria activă de 3 cm2. În calitate de contact ohmic la stratul de CdTe s-a folosit structura din două straturi Sb2Tе3/Ni care mărise factorul de umplere de la 0,35 până la 0,57. Randamentul elementelor componente a modului fotovoltaic CdS-CdTe are valoarea 10,3-10,8%. Regiunea fotosensibilităţii cuprinde lungimile de undă 0,52-0,85 μm.

7.

Cifrul proiectului

06.408.043A


Nanocompozite în baza semiconductorilor AIIIBVI şi fullereni C60 pentru dispozitive optoelectronice


2006-2010


dr. Igor Evtodiev


Evtodiev Igor, dr. în şt. fiz.-mat., conf. univ.

Caraman Mihail, dr. hab., prof. univ., consultant ştiinţific,

Lozovanu Petru, dr. în şt. fiz.-mat., conf. univ.,

Vatavu (Cuculescu) Elmira, dr. în şt. fiz.-mat,

Gurău Virginia, dr. în şt. fiz.-mat,

Spoială Dorin, cş,

Jeru Victor, cş,

Blaj Octavian, cş,

Evtodiev Silvia, cş,

Sava Alexei, magistru,

Untilă Dumitru, masterand,

Racoveţ Oxana, masterandă,

Rotaru (Chicu) Irina, masterandă,

Luchian (Bounegru) Efimia.


- de a intercala compuşii stratificaţi InSe şi GaSe cu fullereni C60, prin aceasta de a crea structuri nanometrice lamelare de tipul Hal-Me-Me-Hal-C60-Hal-Me-… fotosensibile în domeniul vizibil, UV şi la radiaţii ionizante cu parametri fizici stabili la doza de radiaţie şi în timp;

- de a elabora tehnologia de preparare a straturilor monocristaline de GaSe, GaTe şi InSe cu proprietăţi fotoelectrice în domeniul larg de frecvenţe;

- determinarea prin metode optice, luminescente şi fotoelectrice a diagramei nivelelor energetice a parametrilor fizici a stărilor de captare şi recombinare a purtătorilor de sarcină electrică în nanostructurile lamelare pe baza semiconductorilor GaSe şi InSe;

- elaborarea modelelor experimentale de receptori de radiaţii ionizante polarizaţional sensibile, determinarea parametrilor tehnici ale acestora şi stabilirea direcţiilor prioritare de utilizare practică a acestora.


S-a elaborat tehnologia de fabricare a electrolizilor solizi cu efect acumulativ la nivel nanometric în producţie. Iar folosirea metodei electrochimice de intercalare a materialelor ecologice pure şi ieftine sunt folosiţi determinanţi ai elaborării.


2006

Investigarea parametrilor structurali, dimensiunilor geometrice şi a stărilor electronice pentru elementele compoziţionale cercetate, folosind complementar metodele optice, fotoelectrice şi radiative s-a stabilit atât compoziţia de fază cît şi diagrama stărilor energetice localizate, precum şi caracteristicile semiconductoare principale ale acestora.

S-au stabilit mecanismele de generare, recombinare şi cinetici în vederea determinării parametrilor tehnici a receptorilor pe baza structurilor intercalate cu fullereni şi dispozitivelor pe baza straturilor nanocristaline de InSe, GaTe şi GaSe.

S-a preparat compozitul îmbogăţit cu fullereni din care a fost selectată materia primă, determinând gradul de puritate a fulerenilor C60. Au fost preparate structuri nanometrice GaSe/C60 şi nanocompozite GaSe-C60 şi studiate proprietăţile optice în intervalul de temperaturi 78-400 oC.

2007

S-a elaborat tehnologia de preparare a filtrelor optice cu bandă largă pentru regiunile spectrale 0,620(28,0 (m, 0,75(18,0 (m şi 0,82(21,0 (m cu coeficient de transmisie maximală de 82 % cu domeniul de aplicaţie în spectrometrie şi în măsurători de temperaturi înalte. Fotoreceptorii cu straturi semiconductoare în stare nanocristalină şi amorfă de InSe cu banda de fotosensibilitate 0,24(0,95 (m şi randament cuantic constant în regiunea spectrală 0,42(0,85 (m. Se propun în calitate de element fotorezistiv în instrumente de detectare şi măsurare a radiaţiei UV, în ozonometri şi în dispozitive pirometrice pentru surse energetice cu temperaturi înalte.

2008

Au fost fabricate mostre de laborator - fotorezistori cu excitare transversală şi longitudinală pe baza nanostructurilor semiconductoare de GaSe şi InSe – carbon C60, S, Te şi stabilite caracteristicile de bază a lor. Pe baza compozitelor monocristaline de GaSe şi InSe au fost confecţionate joncţiuni monocompozit-monocristal şi rezistori. Prin măsurări optici (((h(, T), dR/d(=f (h(, T),FL, LST) şi fotoelectrici (CST, ((T), J-E=f(T), jl(h(, T)) au fost stabilite priorităţile aplicaţiilor practice pe baza structurilor sintetizate şi parametrii tehnici a dispozitivelor experimentale elaborate în calitate de sensor cantitativ de oxigen la temperaturi de pînă 900oC.

2009

Este elaborată tehnologia de intercalare a lamelelor monocristaline de InSe şi GaSe cu macromolecule de C60 şi atomi din grupele I-V, prin aceasta de a crea structuri nanometrice bidimensionale de tipul C60-Se-In-In-Se-C60 fotosensibile în domeniul larg de lungimi de undă (IR apropiat, vizibil, UV).

Au fost confecţionate structuri de tipul Me-GaSe-C60-Me cu fotosensibilitate integrală în regiunea vizibilă şi UV a spectrului. La iluminarea joncţiunii cu fascicol de 1000 lx, densitatea fotocurentului se măreşte de 1000 ori. Multiplicitatea are valoarea 9,8(102.

Fotoreceptorii pe baza acestor structuri au fotosensibilitate în creştere monotonă odată cu micşorarea lungimii de undă de la 670 nm până la 220 nm.

2010

Domeniul spectral de fotosensibilitate al fotorezistorilor din InSe dopat cu Cd este cuprins în limitele lungimilor de undă 210÷1060 nm, cu sensibilitate de vârf la ( 590 nm. Raportul fotosensibilităţilor la lungimea de undă (1=250 nm şi (max=590 nm pentru fotorezistori InSe (0,5 % at. Cd) este 1:60. Rezistenţa internă a fotorezistorilor InSe dopat cu 0,1 % at., 0,2 % at. şi 0,5 % at. de Cd este de 60(103 (, 72(103 ( şi 110(103 (, ceea ce determină media pătratului tensiunii de zgomot termic egală cu 0,05 (V, 0,06 (V şi 0,1 (V la frecvenţa de 29 Hz cu (f(1 Hz. Tensiunea de zgomot experimentală în regim de rezistenţă de sarcină echivalentă la frecvenţa 29 Hz cu (f(1 Hz pentru rezistorii elaboraţi este de 0,15 (V, 0,18 (V şi 0,4 (V, ceea ce este cu ( 25 % mai joasă decât a fotorezistorilor produşi în serie din CdSe.

S-a determinat domeniul spectral de fotosensibilitate a fotorezistorilor Ni-GaSe-In şi Sn-GaTe-In. La lungimea de undă 253 nm raportul mediu al fotosensibilităţii rezistorului pe GaTe (SGaTe) şi GaSe (SGaSe) este SGaTe/SGaSe(17.

8.

Cifrul proiectului

06.408.044A


Elaborarea tehnologiei de obţinere prin metode chimice a compuşilor semiconductori AIIBVI şi AIVBVI sub forma de pelicule subţiri din cristalite nanometrice pentru necesităţile optoelectronicii


2006-2010


dr. Igor Dementiev


Igor Dementiev, doctor în ştiinţe fiz.-mat., cercetător ştiinţific coordonator

Serghei Dmitriev, doctor, cercetător ştiinţific superior

Petru Petrenco, doctor în ştiinţe chimice, cercetător ştiinţific (0.5 sal.)

Tatiana Goglidze, colaborator ştiinţific(0.5 sal.)

Tatiana Guţu, colaborator ştiinţific(0.5 sal.)

Alexandru Zadorojnii , dr. şt. chimice, cer.ştiinţific (0,5 sal)


Elaborarea tehnologiei de obţinere prin metode chimice a compuşilor semiconductori AIIBVI sub formă de pelicule subţiri din cristalline nanometrice



Metodele de sinteză chimică sunt unele dintre cele mai perspective pentru obţinerea compuşilor semiconductori monodimensionali A2B6. Rezultatele ştiinţifice obţinute au fost oglindite în brevetele de invenţie şi articolelor ştiinţifice publicate în perioada de referinţă.

Impactul economic:

Metodele utilizate au o eficacitate economică înaltă, deoarece nu necesită utilaj costisitor şi cheltuieli mari de energie.

Impactul economic:

Folosirea materialelor obţinute pentru confecţionarea convertoarelor cu eficacitate înaltă a radiaţiei din regiunea lungimilor de undă scurte în radiaţie vizibilă în scopul tomografiei medicinale şi a defectoscopiei tehnice.


2006

S-a elaborat tehnologia de obţinere a straturilor semiconductoare din CdS şi ZnS, şi a soluţiilor solide pe baza lor prin metoda pulverizării chimice. A fost asamblată o instalaţie cu sistemul de reglare a soluţiei ce este pulverizată din mai multe surse în zona reactivă şi cu dirijare automată a temperaturii cu precizie de ±2,0oC în regiunea de 200-450oC. A fost elaborată o metodă-expres optică de apreciere a omogenităţii straturilor depuse cu folosirea PC. Au fost determinate componentele soluţiilor de săruri metalice şi tioureiei, temperaturi de sintezare pentru obţinerea straturilor subţiri omogene CdS, ZnS, CdS:Cu, CdSZnS. S-au determinat legităţile generale de formare a structurilor straturilor pe suporturi de sticlă şi cuarţ. S-a elaborat tehnologia de sinteză a straturilor subţiri ale sistemului ZnS-CdS prin pirliza concomitentă a soluţiilor apoase de săruri de CdCl2, ZnCl2, şi SC(NH2)2. Au fost studiate proprietăţile optice, fotoelectrice şi luminiscente ale straturilor obţinute. A fost efectuat studiul structurii şi compoziţiei fazice a peliculelor, determinarea interdependenţei dintru particularităţile structurale a peliculelor obţinute şi spectrele de transparentă optică, fotoconductibilitate şi luminescentă.

2007

Este elaborată tehnologia de sinteză a straturilor subţiri semiconductoare, formate din cristalite nanometrice ale compuşilor AIIBVI şi AIVBVI prin metodele depunerii chimice pe suporturi amorfe şi cristaline din soluţii apoase ale sărurilor de Zn, Cd, Pb ale tiouriei.

S-a cercetat influenţa parametrilor tehnologici de sinteză asupra dimensiunilor cristalitelor şi a componenţei fazice a materialului substraturilor.

S-au cercetat proprietăţile optice, fotoelectrice şi luminescente ale straturilor subţiri; s-a determinat influenţa dimensiunilor cristalitelor asupra parametrilor fizici ale straturilor subţiri obţinute.

Analiza parametrilor fizici ale straturilor subţiri din cristalite nanometrice depuse pe substraturi amorfe şi cristaline permite recomanda utilizarea acestor straturi subţiri în optoelectronică, în sistemele de înregistrare şi prelucrare a informaţiei optice.

2008

A fost elaborată tehnologia de preparare a straturilor subţiri ale structurilor compuşilor semiconductori polimer (ZnS, CdS) - (10÷70 nm).

A fost cercetată influenţa diferitor tipuri de iradiere (ultrasunet şi ultraviolet) asupra proceselor de formare a particulelor cu dimensiuni mici CdS, ZnS a sistemului „semiconductor-polimer”. Au fost determinate condiţiile de formare a particulelor cu dimensiuni mai mici decât 100 nm (20÷50)nm.

Au fost studiate procesele de formare a sistemului dispersat de dimensiuni mici a sulfurii de cadmiu şi zinc utilizând metodele UR-UV şi microscopiei electronice şi analizei Roentghen şi determinate regimurile optime de depunere a straturilor cu particule de dimensiuni reduse.

A fost efectuată cercetarea complexă a proprietăţilor luminescente, optice şi roentghenoluminescente a compuşilor obţinuţi. A fost obţinut eşantionul experimental pentru înregistrarea şi prelucrarea optică a informaţiei, au fost create machete ale ecranului fotoluminescent din strat subţire şi a convertorului radiaţiei Roentghen în regiunea spectrului vizibil.

Au fost elaborate recomandări pentru utilizarea peliculelor în dispozitive optoelectronice şi sistemele de telecomunicaţii.

2009

Au fost obţinute straturi subţiri din compuşi semiconductori cu particule de dimensiuni mici pentru optoelectronică.

Sinteza sulfurilor de Cd şi Zn a fost efectuată prin metoda depunerii chimice din soluţii apoase de cloruri ale metalelor şi tiocarbamidă. Aliajele liante (Cu,In) au fost introduse atât în procesul sintezei, cât şi la prelucrarea ulterioară a sulfurilor obţinute. Analiza materialelor obţinute a fost realizată prin metoda difracţiei roentgenice la difractometrul DRON, care a demonstrat prezenţa atât a materialelor de bază CdS şi ZnS, cât şi a substanţelor impuritare.

Sulfurile de Cd şi Zn au fost obţinute în formă de straturi şi de prafuri din care au fost formate straturile subţiri prin introducerea prafurilor în polimeri (acroten, vopsea acrilică).

Studierea proprietăţilor optice, fotoelectrice şi luminescente a probelor au demonstrat că alierea cu cupru (concentraţia CuCl2 ~ 10 ml/L) a condus la apariţia benzii de absorbţie în regiunea 0,6-0,75 μm, la majorarea fotosensibilităţii şi la existenţa luminescenţei impuritare în regiunea 0,65-0,8 μm.

A fost elaborată şi fabricată instalaţia de control expres a caracteristicilor foto-şi Roentgenoluminescente a straturilor de CdS şi ZnS. Schema dispozitivului constă din sursa emiţătoare de radiaţie (UV-laser cu λ=337 nm, UV-diodă emiţătoare de lumină cu λ=400 nm, tub roentgen 0,5 БСВ 30-Cu ), monocromator МДР-23, multiplicator fotoelectronic ФЭУ-100 în calitate de receptor al radiaţiei şi bloc pentru înregistrarea semnalelor, care constă din АЦП,racordat la computer cu ecranizarea rezultatelor pe monitorul acestuia în formă de tabel de măsurări şi grafice.

În baza în baza luminoforilor sunt elaborate ecrane luminescente şi scintilatoare cu bază fixă şi flexibilă, au fost determinate expoziţiile minime ale radiaţiei roentgen, care constituie aproximativ 50 mR (U=12 kV), la care ste posibilă fixarea imaginii roentgen cu rezoluţia de 10 linii/mm.

A fost elaborat modelul de purtător fototermoplastic pe baza straturilor de (ZnS-CdS)-semiconductori halogenici sticloşi pentru înregistrarea imaginii roentgen pe material termoplastic.

Au fost obţinute prin metode chimice straturi subţiri de CdS şi ZnS, aliate cu elemente din grupul I şi III.

Au fost studiate proprietăţile optice, fotoelectrice şi fotoluminescente a straturilor obţinute.

A fost creat convectorul de tipul „luminofor-semiconductor” pentru Roentgenografie, pe baza starturilor obţinute.

Au fost fabricate structuri fotosensibile de tipul „semiconductor-polimer”pentru utilizare în instalaţiile de înregistrare şi prelucrare a informaţiei optice.

2010

Au fost obţinute straturi nanodimensionale şi prafuri de PbS, determinate condiţiile optime de sintetizare a acestora. A fost elaborată metoda de control expres a fotoconductibilităţii materialelor obţinute cu vizualizarea rezultatelor pe calculator.

Au fost obţinute prafuri luminescente nanodimensionale de ZnSe şi perfectată metoda de obţinere a prafurilor de ZnSe. A fost propusă o metodă de măsurare a duratei nivelului afterglow la expunerea prafurilor în diapazonului vizibil şi roentgen. Au fost efectuate elemente scintilatorii (ecrane, matrice ş.a.) pe bază flexibilă şi fixă.

Informaţie privind proiectele de cercetare din cadrul programelor de stat

Direcţia strategică 05. Nanotehnologii, inginerie industrială, produse şi materiale noi

Progtamul de stat: Nanotehnologii, materiale noi multifuncţionale şi microsisteme electronice – conducător acad. Valeriu Canţer

1.

Cifrul proiectului

06.408.02.04 P


Tehnologia compozitelor nanodimen-sionale şi elaborarea receptorilor


2006-2007


dr. hab. Petru Gaşin


Gaşin Petru, Caraman Mihail, Lozovanu Petru, Bulimaga Petru, Fedorov Vladimir, Gagara Ludmila, Vatavu Sergiu, Cuculescu Elmira, Studenţi


Elaborarea tehnologiei de preparare a compuşilor binari de tipul AIIBVI (CdS, CdTe) sub formă de straturi subţiri cu structură nanocristalină, caracterizarea complexă, stabilirea spectrului energetic al stărilor localizate în rezultatul tratamentului termic în prezenţa soluţiei CdCl2 în vederea realizării elementelor fotogeneratoare pentru utilizare în module optoelectronice şi fotoelectronice.

Studii experimentale în vederea fabricării nanoparticulelor din compuşi de tipul AIIIBVI (GaS, InSe) şi AIIBVI (CdS, CdTe) şi a compozitelor din acestea, prin măsurători complexe stabilirea caracteristicilor energetice, determinarea constantelor optice şi dependenţa acestora de intensitatea fascicolului de lumină sondă în vederea elucidării direcţiilor prioritare de utilizare practică a compozitelor din nanoparticule.

Studii structurale şi a proprietăţilor optice, fotoelectrice şi radiative a stratului de la interfaţa joncţiunilor compozit nanocristalin-monocristal pe baza compuşilor de tipul AIIBVI (CdS, ZnTe, CdTe) cu scopul optimizării tehnologiei de fabricare a elementelor cu spectrul de fotosensibilitate larg pentru celulele solare cu parametrii stabili la radiaţii ionizante.

Elaborarea recomandărilor privind utilizarea nanostructurilor şi nanocompozitelor la fabricarea modulelor energeticii solare.


Tehnologiile elaborate în rezultatul realizării proiectului vor servi ca bază pentru produceri experimentale în partide mici a celulelor fotovoltaice, receptori de radiaţie, surse de radiaţie coerentă pentru domeniu vizibil al spectrului etc., iar ridicarea calificaţiei cadrelor tinere va putea servi pentru formarea centrului de producere experimentală, care ar putea activa pe lângă facultatea de fizică a USM.


2006

Prin metodele fazei de vapori şi în volum cuaziechilibrat au fost obţinute straturi subţiri de CdTe, CdS cu structură nanocristalină şi de GaSe în stare amorfă. S-a elaborat tehnologia de obţinere a straturilor monocristaline de GaSe şi InSe cu grosimi nanometrice în care se manifestă anizotropia proprietăţilor optice şi fotoelectrice. Straturile subţiri de CdS, cu structură nanometrică şi grosimi de 150-200 nm, s-au folosit ca “material fereastră” în heterojoncţiunile CdS/CdTe. Micşorarea grosimii stratului subţire de CdS aduce la lărgirea regiunii de fotosensibilitate a heterojoncţiunii CdS/CdTe din partea lungimilor de undă scurte până la 380 nm, spre deosebire de structurile cu stratul de CdS cu grosimea ( 1,0 (m, care sunt fotosensibile numai până la 520 nm. Lărgirea regiunii de fotosensibilitate măreşte randamentul celulelor solare CdS/CdTe cu 0,4(0,6 %. Pe baza straturilor nanodimensionale de GaSe au fost obţinute mostre experimentale de receptori de radiaţii polarizate din domeniul vizibil şi UV al spectrului, care pot găsi aplicaţii în diverse domenii ale optoelectronicii moderne (de exemplu la citirea informaţiei golografice).

A fost elaborată tehnologia de obţinere a nanostructurilor prin intercalarea semiconductorilor stratificaţi de GaS şi GaSe cu fullereni C60 şi de obţinere a nanocompozitelor C60-PVP (polivinilpirolidon) şi a compozitelor pe bază de SiO2-nanodimensional C60 şi PVP cu absorbţie optică în domeniul violet al spectrului.

Pe baza structurilor stratificate de SnO2-C60 s-a elaborat tehnologia şi au fost preparate mostre experimentale de senzori de umiditate. La moment se efectuează testări cu scopul determinării domeniilor de utilizare a lor în procesele tehnologice ale industriei alimentare şi farmaceuticii.

2007

Prin metoda fazei de vapori au fost obţinute straturi subţiri de CdS cu grosimea 150-200 nm, care s-au folosit ca “material-fereastră” în heterojoncţiunile CdS/CdTe. Micşorarea grosimii stratului subţire de CdS conduce la lărgirea regiunii de fotosensibilitate a heterojoncţiunii în domeniul UV al spectrului.

Au fost elaborate tehnologiile de obţinere a nanostructurilor pe bază de oxizi a metalelor şi semiconductori de tipul AIIBVI şi AIIIBVI şi pe baza lor a dispozitivelor optoelectronice.

Fotoreceptori cu sensibilitate polarizaţională au fost obţinuţi pentru domeniul vizibil şi UV al spectrului pe baza straturilor nanodimensionale de GaSe.

Prin reacţii fizico-chimice s-a preparat nanocompozit luminescent de tipul CdS/polimer PVA (polivinilalcoolic) cu randamentul cuantic 0,82(0,85 în regiunea vizibilă a spectrului cu caracteristici tehnice stabile la acţiunea mediului înconjurător.

Au fost obţinute nanostructuri bidimensionale cu luminescenţă intensă în domeniul roşu al spectrului prin intercalarea semiconductorilor stratificaţi de GaS şi GaSe cu fullereni C60.

Au fost preparate structuri de tipul SnO2-ZnO-ZnSe şi Ni-ZnO-ZnSe fotosensibile în regiunea UV a spectrului (0,28(0,46 (m). Randamentul cuantic – 0,48 e/foton, multiplicitatea – 5(103, sensibilitatea după curent – 3,1 A/lm(V, sensibilitatea după tensiune – 3(105 V/lm, constanta de timp – 3,3(10-4 s.

A fost elaborată tehnologia de obţinere a senzorilor termorezistivi cu straturi subţiri din Cr şi V şi a oxizilor lor pentru intervalul de temperaturi 290(440 K: coeficientul de tenzosensibilitate ( 6, coeficientul termic al rezistenţei pozitiv – 10-5(105 grad-1 (oxid de crom) şi negativ – 10-3-10-1 grad-1 (oxid de vanadiu).

S-a elaborat tehnologia de obţinere a fullerenilor C60 şi pe baza lor a senzorilor de umiditate cu straturi subţiri SnO2-C60.

2.

Cifrul proiectului

08.805.05.04A


Elemente fotovoltaice şi celule solare pe bază de CdTe pe suporturi flexibile


2008


Dr. Tamara potlog


Potlog Tamara, Nicorici Valentina, Bruc Leonid, Rotaru Corneliu, Spalatu Nicolaie, Maticiuc Natalia, Enachi Mihai

Capros Nina, Romaniuc Elena, Calarasan Stefan


· Elaborarea regimului tehnologic de preparare a straturilor subţiri de CdS, CdTe pe suporturi de poliamidă/ITO şi celulelor solare pe baza lor prin evaporare termică în vid.

· Cercetarea variantelor de tratare termică şi chimică. Elaborarea tehnologiei optime de tratare a structurii poliamidă/ITO/CdS/CdTe, atât în absenţa, cât şi prezenţa soluţiei saturate de CdCl2:

· Determinarea pierderilor optice şi ohmice în dependenţă de valorile grosimii şi conductibilităţii stratului cu efect de „fereastră”;

· Determinarea mechanismului de transport a curentului în celulele solare poliamidă/ITO/ CdS/CdTe;

· Cercetarea distribuţiei spectrale a eficienţei cuantice şi a fotorăspunsului spectral:

· Determinarea parametrilor fotovoltaici a celulelor solare realizate în funcţie de condiţiile tehnologice.


Cunostinţele obţinute vor fi puse la baza elaborării noilor programe ale cursurilor educaţionale pentru studiile universitare, ciclul II (masterat) si III (doctorat) în domeniul Conversiei Energiilor Regenerabile. Relansarea producerii întreprinderilor care staţionează şi crearea întreprinderilor mici şi mijlocii pentru producerea componentelor sistemelor de conversie a energiilor regenerabile. În condiţiile actualei crize energetice impactul socio-economic constă în valorificarea şi implementarea rapidă a tehnologiilor simple şi puţin costisitoare de realizare a celulelor solare, iar aceasta va conduce la dezvoltarea unei noi ramuri de producere a energiei electrice care ar satisface nevoile crescînde ale populaţiei şi micşora consumul de petrol, care poate fi utilizat mai eficient în industrii speciale. Organizarea autohtonă a producţiei de baterii fotovoltaice va contribui la eficientizarea utilizării resurselor umane din ţară şi fiind o energie nepoluantă va contribui la protejarea mediului înconjurător.


2008

Au fost efectuate calculele teoretice a randamentului de conversie a energiei solare în electrică în funcţie de lărgimea benzii interzise a CdTe indică valoarea ~ 30 % mai mare ca la Si şi CuInSe2.

Celulele solare pe bază de CdTe obţinute pe suporturi de sticlă în condiţii de laborator prin metoda volumului cuaziînchis cu randament record mondial de 16,5 % au fost realizate în Laboratorul de Energetică Netradiţională (LEN) a SUA. Parametrii fotovoltaici: densitatea curentului de scurtcircuit Jsc - 25,88 mA/cm2, tensiunea circuitului deschis UCD - 0,845 V, factorul de umplere FF= 76 %. Celulele solare pe bază de CdTe fabricate la USM prin aceeaşi metodă pe acelaşi suport de sticlă ating randamentul de conversie al energiei solare în electrică ~ 10%. Parametrii fotovoltaici: densitatea curentului de scurtcircuit Jsc - 23,62 mA/cm2, tensiunea circuitului deschis UCD - 0,812 V, factorul de umplere FF= 49 %. Valorile indicate pentru celulele solare fabricate la USM sunt confirmate de măsurători efectuate în LEN a SUA. Sistemul fotovoltaic flexibil poly/ITO/CdS/CdTe realizat prin evaporarea termică şi condensarea în vid atinge un randament de ~ 4%.

Suporturile flexibile de poliamidă au următoarele priorităţi în comparaţie cu sticla : nu necesită pregătire specială in condiţii de utilizare ca suport; nu sunt fragile, se pot monta oriunde foarte uşor pe orice tip de suprafaţă in câteva secunde; au greutate redusă; se pot utiliza pe nave cosmice, rulote, acoperişuri ale clădirilor, rucsaci, corturi sau pentru aplicaţii în aer liber; sînt rezistente la apă; producţie roll-roll. Sistemul fotovoltaic flexibil poly/ITO/CdS/CdTe a fost realizat prin evaporarea termică şi condensarea în vid înalt 5·10-7 torr. Parametrii fotovoltaici: densitatea curentului de scurtcircuit Jsc - 16,72 mA/cm2, tensiunea circuitului deschis UCD - 0,565V, factorul de umplere FF= 43,6, randamentul de conversie al energiei solare în energie electrică (= 4,13%, rezistenţa serie Rs= 3,27 Ohm·cm2 şi rezistenţa şunt Rş = 1000,4 Ohm·cm2. Optimizarea tehnologiei de obţinere pe suport flexibil a celulelor solare pe bază de CdTe ce ar permite obţinerea unui randament de conversie al energiei solare în energie electrică de ~ 10% ar putea rezolva 8-10% din necesităţile de asigurare cu energie electrică a populaţiei. Dezvoltarea autohtonă a producţiei bateriilor solare ar contribui la angajarea resurselor umane în ţară.

Programul de stat: Nanotehnologii şi nanomateriale - conducător dr. hab. Ion Tighineanu

3.

Cifrul proiectului

09.836.05.08A


Elaborarea tehnologiei de obţinere a nanostraturilor pe bază de compuşi GaInP/GaAs(InP) prin metoda de epitaxie din fază gazoasă pentru aplicaţii la dispozitive fotovoltaice


2009-2010


Dr. Leonid Gorceac


GORCEAC Leonid, doctor în ştiinţe fizico-matematice, 01.04.10 Fizica şi ingineria semiconductoarelor, conferenţiar universitar

BARANOV Simion, doctor în ştiinţe tehnice, 05.14.08 Conversia energiei

RAEVSCHI Simion, doctor în ştiinţe tehnice, 05.14.08 Conversia energiei

RUSU Emil, doctor habilitat în ştiinţe tehnicde, 05.14.08 Conversia energiei

BOTNARIUC Vasile, doctor în ştiinţe fizico-matematice, 01.04.10 Fizica şi ingineria semiconductoarelor;

COVAL Andrei, doctor în ştiinţe fizico-matematice, 01.04.10 Fizica şi ingineria semiconductoarelor, conferenţiar cercetător, conferenţiar universitar

CINIC Boris

SUMAN Victor

BALICA Alexandr, student

CERCEL Arcadie, student


Sporirea eficienţei de conversiune a celulei fotovoltaice (CF) prin incorporarea unui strat nanostructurat în structura GaInP/GaAs cu aplicarea tehnologiei de epitaxie în sistemul Ga-AsCl3-H2.



· utilizarea principiilor tehnologice noi la confecţionarea CS din GaAs.

Impactul economic:

· sporirea randamentului CS prin încorporarea stratului nanostructurat şi utilizarea luminii concentrate.

Inpactul social:

· dispozitiv fotovoltaic modificat pentru energetica netradiţională terestră.


2009

A fost elaborată tehnologia de preparare a straturilor epitaxiale GaAs pe substraturi nGaAs şi SI-GaAs (semiizolator) şi determinate/stabilite:

· Temperaturile de creştere (810-820)(C în zona sursei de Ga: (720-750)(C în zona de depunere.

· Gradientul de temperaturi în zona de depunere l=(16-20)cm pentru asigurarea unei grosimi omogene (constante) a straturilor (1,7-2,1)grad/cm.

· Viteza liniară a fluxului H2+AsCl3 (30-35)cm/min.

· Dependenţa vitezei de creştere a straturilor de concentraţia AsCl3 în H2 (majorarea concentraţiei AsCl3 în H2 (0,4→1,4)mol% conduce la majorarea vitezei (2-4)ori).

· Dependenţa vitezei de creştere de orientarea cristalografică a substraturilor (V(111)A >V(100) >V(111)B).

· A fost studiată morfologia şi componenta atomică a straturilor GaAs.

· A fost cercetată variaţia concentraţiei golurilor în straturile epitaxiale dopate pGaAs în dependenţă de temperatura sursei de Zn (presiunea vaporilor).

A fost asamblată şi experimentată instalaţia tehnologică pentru creşterea nanostraturilor pentru o structură fotovoltaică cu două cascade într-un ciclu tehnologic integru.

Au fost obţinute izostructurile de tipul p+InP-p-InP şi confecţionată CFV de tipul n+CdS-p+InP-p-InP şi cercetată caracteristica de sarcină la imitatorul CT-1000 (=12,3%.

Au fost cercetate caracteristicile de sarcină şi puterea maximală a convertoarelor fără strat poros la diferite concentraţii a luminii incidente (pînă la 11 soare) la instalaţia firmei „COMELPRO” S.R.L.

Pentru realizarea CFV cu strat MQW a fost elaborată metoda formării monooxidului de galiu (Ga2O3) pe suprafaţa GaAs pentru formarea ferestrelor la creşterea nanofirelor.

A fost cercetată morfologia oxidului de galiu nanostructurat pe suprafaţa GaAs la microscoapele AFM şi SEM.

2010

A fost montată instalaţia de epitaxie, s-a elaborat procedeul tehnologic de fabricare a structurilor fotovoltaice p+-po-n+ pe suport GaAs şi a fost asamblată o CF cu suprafaţa totală de 15

2 · web view2009 echipele din republica moldova şi sua au elaborat două abordări diferite a...

Documents