Skip to main content
Home
About repository
Contact
EN
HR
Repository of Faculty of Science
University of Zagreb
Browse
By Author
By Year
By Organizational unit
By Scientific field
By Object type
All documents
Advanced search
Upload
Search Term
Download
PDF 12.55 MB
doctoral thesis
5
3
Nanostructural properties of highly luminescent porous silicon
Marin Kosović (2015)
University of Zagreb
Faculty of Science
Department of Physics
Cite this item:
https://urn.nsk.hr/urn:nbn:hr:217:294337
Metadata
Title
Nanostrukturna svojstva visoko luminiscentnoga poroznoga silicija
Author
Marin Kosović
Mentor(s)
Ozren Gamulin
Abstract
Tema istraživanja ovog doktorskog rada su strukturna i optička svojstva visoko luminiscentnog poroznog silicija (pSi) različitih poroznosti te njegova primjena kao predloška za izradu novih efikasnih SERS podloga. Uzorci nanostrukturnog pSi su izrađeni anodizacijom slabo dopiranih silicijevih pločica p-tipa mijenjanjem parametara jetkanja. Površina pSi se ponaša kao reducens srebrnih iona te se može uporabiti kao predložak za izradu SERS podloga. Nove SERS podloge su dobivene uranjanjem predložaka pSi u vodenu otopinu AgNO3. Uzorci su analizirani Ramanovom spektroskopijom s dvije laserske pobude (rezonantnom na 514,5 nm i nerezonantnom na 1064 nm), infracrvenom spektroskopijom s Fourierovom transformacijom (FTIR), pretražnom elektronskom mikroskopijom (SEM) te s energijski razlučujućom rendgenskom spektroskopijom (EDS). Snimljeni Ramanovi spektri pSi s nerezonantnom pobudom pokazali su crveni pomak i širenje O(Γ) fononske vrpce što upućuje na jako fononsko zatočenje. Pored toga opažen je i efekt kvantnog zatočenja elektrona u vidu plavog pomaka fotoluminiscentne vrpce. Kako energija fotoluminiscencije u malim nanokristalima ovisi i o kisiku na površini nanokristala, analizom FTIR i EDS spektara nađena je djelomična prekrivenost površine uslijed čega se valna duljina fotoluminiscentne vrpce ne mijenja na način kako bi se to očekivalo prema modelu kvantnog zatočenja. Ti rezultati dodatno ukazuju da pasivizacija površine pSi kisikom uz kvantno zatočenje određuje elektronska stanja silicijevih nanokristala poroznog silicija. SEM mikrografije priređenih SERS podloga pokazale su različite morfologije sa značajnom razlikom u srednjoj veličini čestica i distribuciji veličina srebrnih nanočestica. Aktivnost SERS podloga je testirana koristeći molekule rodamina 6G (R6G) s rezonantnom pobudom. SERS podloga napravljena od predloška makro/mezoporoznog silicija je pokazala veliku SERS aktivnost koja omogućava mjerenje ekstremno niske koncentracije molekula R6G sve do 10-15 M koja može ukazivati na detekciju jedne molekule.
Keywords
light emitting porous silicon
phonon confinement
quantum confinement
photoluminescence
nanostructured silver film
localized surface plasmons
SERS
Raman spectroscopy
SEM
UV/VIS/NIR spectroscopy
FT-IR
FT-Raman
Parallel title (English)
Nanostructural properties of highly luminescent porous silicon
Committee Members
Ozren Gamulin (committee chairperson)
Granter
University of Zagreb
Faculty of Science
Lower level organizational units
Department of Physics
Place
Zagreb
State
Croatia
Scientific field, discipline, subdiscipline
NATURAL SCIENCES
Physics
UDK
53
NATURAL SCIENCES
Physics
Study programme type
university
Study level
postgraduate
Study programme
Physics
Academic title abbreviation
dr. sc.
Genre
doctoral thesis
Language
Croatian
Defense date
2015-06-23
Parallel abstract (English)
Light emitting porous silicon is nanostructured semiconductor material with distinguished optical properties. It has sponge-like structure containing silicon nanocrystals and a fairly large surface that can easily be accessed and chemically modified due to its porous characteristics. Unlike crystalline silicon, which is a typical example of the semiconductor with indirect energy bandgap, highly luminescent porous silicon shows the characteristics of a semiconductor with a direct bandgap whose photoluminescence quantum efficiency reaches up to 23%. Therefore, it has great potential to become main material in optoelectronic devices that generate light such as light emitting diodes and lasers. Due to the quantum confinement of charge within a nanocrystal, the reduction of size causes the gradual widening of its energy gap. This means that by changing the size of nanocrystals within the porous silicon the wavelength of the emitted light can be controlled. The aim of this study was to determine the size of porous silicon nanocrystals with different porosity using FT-Raman spectroscopy with non-resonant laser excitation and correlate it with the photoluminescence. Also, the aim was to analyse the molecular groups present on the surface of the nanocrystals and to determine their impact on photoluminescence energy.
Parallel keywords (Croatian)
visoko luminiscentni porozni silicij
fotoluminiscencija
fononsko zatočenje
kvantno zatočenje
površinski pojačano Ramanovo raspršenje (SERS)
Extent
126 str.
Version
accepted version
Resource type
text
Access condition
Open access
Terms of use
Note
accepted version
URN:NBN
https://urn.nsk.hr/urn:nbn:hr:217:294337
Committer
Iva Čizmin