Naslov (srp)

Optička spektroskopija oksidnih nanoprahova : doktorska disertacija

Autor

Grujić-Brojčin, Mirjana. 1970-

Doprinosi

Popović, Zoran V
Šćepanović, Maja
Milanović, Vitomir, 1947-
Radunović, Jovan, 1949-

Opis (eng)

In this work the research of structural and optical properties of oxide nanopowders by Raman, photoluminescence and infrared spectroscopy have been presented. The phenomenological models for analyzing experimental Raman and infrared spectra have been proposed, based on properties of corresponding bulk materials, and specific properties of nanomaterials have been introduced into models, in order to determine the properties of these particular nanopowders. Numerical models and corresponding software have been developed and tested regarding the experimental data of already known effects in nanomaterials, and than the experimental spectra of chosen nanopowders have been modeled. The TiO2 nanopowders in anatase phase, synthesized by laser induced pyrolisis, have been used, as well as the pure CeO2-δ and doped Ce1−xY(Nd)xO2−δ nanopowders, sunthesized by the method of self propagated room temperature. Investigated nanomaterials have also been charactersed by the methods of X-ray diffraction (XRD), specific surface measurements (BET), and scanning tunneling microscopy (SEM), and basic literature data on structural, symmetry and vibrational characteristics of corresponding bulk crystal structures, important in the process of modeling the experimental spectra, have been presented. The review of deffects, which can appear and influence the structural and electronic properties if these materials has also been given, with special attention to defectes related to the changes in stoichiometry. Numerical model and original software for apllication of the phonon confinement model (PCM) to the Raman spectra of nanostructural materials have been developed, described and applied. This model may be applied to the wide class of nanostructural materials, such as nanopowders, quantum dots, nanowires, thin films. The PCM has been used to explore the efects of phonon confinement, phonon dispersions, particle size distribution, microstrain, nonstoichiometry, as well as the anharmonic effects. The model has been applied to calculate Raman spectra of anatase nanopowders and pure and doped CeO2-δ nanopowders, and compare the results with experimental spectra, in order to describe the effects present in particular oxide nanopowders, by analyzing the Raman shift and asymmetrical broadening of the most intensive Eg mode in anatase and F2g mode in the spectra of CeO2-δ samples. The Raman spectroscopy has also been applied to analyze the defects, which have appeared in those nanopowders, due to nonstoichiometry and/or doping. The influence of PCM parameterers on the shift, linewidth and shape of Raman mode has been analyzed in details, with particular attention to the confinement strength, phonon dispersions, symmetry and anisotropy of Brillouin zone, particle size distribution, average and inhomogeneous strain, nonstoichiometry and anharmonic effects. The influence of the shape of particle size distribution (symmetrical and asymmetrical Gauss distribution) on Raman shift and asymmetrical broadenig has been discussed...

Opis (srp)

U ovom radu izloženi su rezultati istraživanja strukturnih i optičkih svojstava oksidnih nanoprahova primenom metoda ramanske, fotoluminescentne i infracrvene spektroskopije. Predloženi su fenomenološki modeli za analizu eksperimentalnih ramanskih i IC spektara, koji polaze od osnovnih svojstava odgovarajućih kristalnih materijala, a zatim uvode specifičnosti nanomaterijala, kako bi bliže odredili njihove karakteristike. U tom cilju razvijeni su numerički modeli i programi, koji su testirani u odnosu na eksperimentalne podatke o poznatim efektima u nanomaterijalima, a zatim su modelovani eksperimentalni spektri odabranih nanoprahova. Korišćeni su anatas TiO2 nanoprahovi, sintetisani laserski indukovanom pirolizom, kao i čist CeO2-δ i dopirani Ce1−xY(Nd)xO2−δ nanoprahovi, sintetisani samopropagirajućom sintezom na sobnoj temperatri. Takođe su izloženi su rezultati karakterizacije ispitivanih nanomaterijala metodama difrakcije X-zraka (XRD), merenja specifične površine (BET) i skenirajuće elektronske mikroskopije (SEM), kao i osnovni literaturni podatci o strukturnim, simetrijskim i vibracijskim karakteristikama odgovarajućih kristalnih struktura, neophodno za modelovanje eksperimentalih spektara. Dat je pregled defekata, koji mogu da nastanu u ovim materijalima i imaju uticaj na njihova strukturna i elektronska svojstva, sa posebnim osvrtom na defekte povezane sa promenom stehiometrije. Razvijeni su, opisani i primenjeni numerički model i originalni softver za primenu modela fononskog ograničenja (MFO) za analizu ramanskih spektara nanostrukturnih materijala, koji se može koristiti za široku klasu nanostrukturnih materijala (nanoprahovi, kvantne tačke, kvantne žice, tanki filmovi). MFO modeluje efekte fononskog ograničenja, fononske disperzije, distribucije dimenzija nanočestica, mikronaprezanja, nestehiometrije, kao i anharmonijski efekat. Model je primenjen na ramanske spektre anatas TiO2 nanopahova, kao i čistih i dopiranih CeO2-δ nanoprahova, a rezultati su upoređeni sa eksperimentalnim spektrima. Na osnovu analize ramanskog pomeraja i asimetričnog širenja kod najintenzivnijeg anatas Eg moda i F2g moda u CeO2, izvedeni su zaključci o prisustvu, odnosno dominaciji pojedinih efekata u merenim uzorcima nanoprahova. Metoda ramanske spektroskopije posebno je primenjena u analizi defekata, koji se javljaju u navedenim nanoprahovima, usled nestehiometrije i/ili dopiranja. Prikazana je detaljna analiza uticaja pojedinih parametara MFO na položaj, širinu i oblik modelovanog ramanskog spektra nanomaterijala. Razmatrani su uticaji jačine i dimenzije fononskog ograničenja, fononski disperzija, simetrije i anizotropije Brillouin-ove zone, distribucije dimenzija nanočestica, usrednjenog i nehomogenog naprezanja, odstupanja od stehiometrije i anharmonijskog efekta. Posebno je analiziran uticaj oblika raspodele dimenzije nanočestice, kroz primenu simetrične i asimetrične Gaussove raspodele, kao i efekte usrednjenog, odnosno nehomogenog naprezanja kristalne rešetke na pomeranje i asimetrično širenje modelovanog ramanskog moda...

Opis (srp)

Elektrotehnika-Fizička elektronika/Electrical engineering-Physical electronic Datum odbrane: 16.10.2008.

Jezik

srpski

Datum

2008

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY 2.0 AT - Creative Commons Autorstvo 2.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/at/legalcode

Predmet

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Optoelektronika

oksidni nanoprahovi, titanijum dioksid, cerijum dioksid, ramanskaspektroskopija, model fononskog ogrančenja, infracrvena spektroskopija, teorijaefektivne sredine, fotoluminescentna spektroskopija

66.017:621.384(043.3)

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Optoelektronika

oxide nanopowders, titanium dioxide, cerium dioxide, Ramanspectroscopy, phonon confinement model, infrared spectroscopy, effective mediumapproximation, photoluminescence spectroscopy