Теплопровідність мікро- і нанокомпозитів на основі оксиду цинку

Методом радіального теплового потоку виміряно значення коефіцієнтів теплопровідності композитних матеріалів на основі порошків оксиду цинку з різними середніми розмірами частинок (мікронних, субмікронних і нанометрових) та поліметилсилоксану (силіконового масла). Коефіцієнт теплопровідності композитного материалу на основі комерційного мікропорошку ZnO зі середнім розміром частинок 50 мкм виявився рівним 0,8 Вт/(м∙K). Коефіцієнт теплопровідності композитного матеріалу на основі нанопорошку ZnO зі середнім розміром частинок приблизно 3 нм, який було синтезовано методом «мокрої хімії», виявився рівним 2,5 Вт/(м∙K). Виявлене зростання вказаного параметру розглядається як прояв квантово-розмірних ефектів у переносі тепла.Методом радиального теплового потока измерены значения коэффициентов теплопроводности композитных материалов на основе порошков оксида цинка с различными средними размерами частиц (микронных, субмикронных и нанометровых) и полиметилсилоксана (силиконового масла). Коэффициент теплопроводности композитного материала на основе коммерческого микропорошка ZnO со средним размером частиц 50 мкм оказался равным 0,8 Вт/(м∙K). Коэффициент теплопроводности композитного материала на основе нанопорошка ZnO со средним размером частиц около 3 нм, синтезированного методом «мокрой химии», оказался равным 2,5 Вт/(м∙K). Обнаруженное повышение указанного параметра рассматривается как проявление квантово-размерных эффектов в передаче тепла.The thermal conductivity of the composite materials based on the zinc oxide powders with different average particle sizes (micrometer, submicrometer and nanometer) dispersed in the polymethylsiloxane (silicone oil) was measured using the radial heat flow method. The thermal conductivity of the composite material based on the commercial ZnO micropowder with an average particle size of 50 m was found to be 0.8 W/(m∙K). The thermal conductivity of the composite material on the basis of ZnO nanopowder with an average particle size of approximately 3 nm synthesized using the wet chemistry methods was found to be 2.5 W/(m∙K). The discovered enhancement of the above mentioned parameter is considered as manifestation of the quantum size effects in heat transfer

Дослідження фотолюмінесценції ZnO наноструктур, вирощених гідротермічним методом

The photoluminescence spectra of ZnO nanorods grown by the hydrothermal method were investigated. In the nanostructures the neutral donor bound excitons dominate in the ultraviolet (UV) region of the photoluminescence spectrum at liquid helium temperature. The presence of the band two electron satellite transitions (TES) of the donor bound excitons allow to determine the donor binding energies ED of about 53 meV. On the basis of the measurements performed at different temperatures the thermal activation energy of the luminescence quenching (Ea ≈ 14 meV) was obtained.Исследованы спектры фотолюминесценции наностержней ZnO, выращенных гидротермальным методом. Связанные на нейтральном доноре экситоны доминируют в ультрафиолетовой (УФ) области спектра фотолюминесценции наноструктур при температуре жидкого гелия. Наличие полосы двухэлектронных переходов с участием связанных экситонов (TES) позволило определить энергию связи донора ED (примерно 53 мэВ). На основе измерений, проведенных при различных температурах, было получено значение энергии активации процесса термического тушения (Ea ≈ 14 мэВ).Досліджено спектри фотолюмінесценції нанострижнів ZnO, вирощених гідротермічним методом. Зв’язані на нейтральному донорі екситони домінують в ультрафіолетовій (УФ) області спектру фотолюмінесценції наноструктур при температурі рідкого гелію. Наявність смуги двоелектронних переходів за участю зв’язаних екситонів (TES) дозволила визначити енергію зв’язку донора ED (приблизно 53 меВ). На основі вимірювань, проведених за різних температур, було отримано значення енергії активації процесу термічного гасіння (Ea ≈ 14 меВ)

Manufacturing technology, optical and spectral properties of nano-structurized thin ZnO films

Dependence of cathodoluminescence parameters on the annealing temperature and RF ion etching has been studied for nano-structurized thin zinc oxide films obtained by RF magnetron reactive sputtering. The film structure has been characterized by X-ray diffraction. Thermal annealing and RF ion etching have been found to increase the cathodoluminescence intensity, mainly due to enlargement of the nanocrystallite mean size.Дослiджено залежнiсть параметрiв катодолюмiнесценцii наноструктурованих тонких плiвок оксиду цинку, отриманих методом ВЧ-магнетронного реактивного розпилення, вiд температури вiдпалу та обробки методом ВЧ-iонного травлення. Методом рентгено-структурного аналiзу дослiджено структуру плiвок. Встановлено, що термiчний вiдпал та ВЧ-iонне травлення забезпечують пiдсилення iнтенсивностi катодолюмiнесценцii, насамперед за рахунок зростання середнiх розмiрiв нанокристалiтiв.Исследована зависимость параметров катодолюминесценции наноструктурированных тонких пленок оксида цинка, полученных методом ВЧ-магнетронного реактивного распыления, от температуры отжига и обработки ВЧ-ионным травлением. Методом рентгеноструктурного анализа исследована структура пленок. Установлено, что термический отжиг и ВЧ-ионное травление обеспечивают усиление интенсивности катодолюминесценции, главным образом, за счет увеличения средних размеров кристаллитов