Shema de realizare a proiectului PN 18 13 01 02 - Etapa I


Faza nr. 1

Responsabil: Dr. C. Gheorghe

Termen de predare: 15.05.2018

Titlu: "Caracterizarea spectroscopica a ionului Pr3+ dopat in monocristale laser si ceramici de tip CNGG si CLNGG si evaluarea schemelor de emisie in vizibil"

Rezumat: Investigatii spectroscopice pe ioni Pr3+ dopati in Ca3(Nb,Ga)5O12 (CNGG) si Ca3(Li,Nb,Ga)5O12 (CLNGG) monocristale si ceramici au fost efectuate in scopul evaluarii ca materiale laser pentru emisie in vizibil, pentru prima data. Monocristalele au fost crescute prin metoda Czochralski iar probele ceramice au fost obtinute prin metoda reactiei in stare solida. Toate probele au fost investigate din punct de vedere spectroscopic (static si dinamic). Parametrii de intensitate Judd-Ofelt obtinuti din tranzitiile f-f ale Pr3+ in monocristale de tip CNGG si CLNGG au fost utilizati pentru a determina ratele totale ale tranzitiilor radiative Ar, rapoartele de ramificare ß si timpii radiativi τr ai nivelelor fluorescente al ionilor Pr3+. Pe baza spectrelor de absorbtie si emisie la temperaturi joase a fost obtinuta o schema partiala de nivele pentru Pr3+ in CNGG si CLNGG. A fost determinata sectiunea eficace de emisie in cazul tranzitiei 3P03H4 cu emisie in albastru.

Faza nr. 2

Responsabil: Dr. B. Sava/ L. Boroica

Termen de predare: 15.05.2018

Titlu: "Realizare de studii privind proiectarea, modelarea, obtinerea si caracterizarea de straturi subtiri nanostructurate din materiale vitroase in matrice boro-fosfatica, co-dopate cu Dy sau Tb depuse prin metoda PLD"

Rezumat: Pentru realizarea de tinte pentru depuneri de filme prin metoda PLD materialele vitroase trebuie sa indeplineasca următoarele caracteristici: omogenitate înalta, în tot volumul sticlei; lipsa defectelor de tip incluziuni sau pietre; număr redus de incluziuni gazoase și dimensiuni foarte mici ale acestora; transmisie optica în vizibil (funcție de utilizare și în UV apropiat sau IR apropiat) ridicata, de peste 80% în tot domeniul.
Tintele din sticla bloc boro-fosfatica dopate cu oxizi de disprosiu si terbiu, pentru depuneri prin metoda depunerii cu laser cu pulsatii - Pulsed Laser Deposition - PLD au fost realizate prin metoda neconventionala, umeda, de obtinere a amestecului de materii prime. Topirea a fost realizata intr-un cuptor cu bare de superkantal, in creuzete de alumina, pana la temperatura previzionata de 1300 oC, cu palier de 4 h. Pentru omogenizarea topiturii s-a utilizat un agitator ceramic, iar viteza de rotire a acestuia a fost proiectata in domeniul de turatii de 150-250 rot/min. Sticla topita s-a turnat in matrite speciale de grafit, iar blocurile obtinute s-au recopt intr-un cuptor cu bare de silita, la temperatura superioara cu 10oC temperaturii de tranzitie vitroasa, obtinuta din masuratorile dilatometrice, de 510oC.
S-a proiectat o compozitie complexa, care cuprinde, in % molare:
B2O3=20, P2O5=50, Li2O=10, Al2O3=9, ZnO=5 si dopanti Dy2O3=3, Tb2O3=3.
Au fost masurate proprietățile termice, structurale și optice pentru sticla bloc, boro-fosfatica dopata, utilizata pentru tintele pentru depuneri PLD.
Au fost depuse filme PLD parametrii de depunere (variabili) fiind: Laser KrF, Lungime de unda 248 nm; Fluenta: 1,5 J/cm2; Frecventa 40 Hz; Presiune incinta: 0,012-0,3 Pa; Numar de pulsuri: 13000 si 25000; Temperatura substrat: 50 – 600oC.
Au fost analizate proprietățile filmelor vitroase subțiri nano-structurate depuse prin metoda PLD, utilizând spectroscopia Raman și FTIR. Corelația structură – parametri de depunere a fost realizată utilizând DRX si AFM.

Faza nr. 3

Responsabil: Dr. C. Tiseanu

Termen de predare: 15.05.2018

Titlu: "Sinteza si caracterizarea nanoparticulelor cu luminescenta persistenta"

Rezumat: Datorita proprietatilor de stocare eficienta a energiei de excitare in capcane si a timpului lung de emisie, nanoparticulele cu luminescenta persistenta reprezinta probe ideale pentru bioimagistica. Acestea au caracteristica unica de a nu necesita activare in situ care conduce la fenomenul de autofluorescenta responsabil de scaderea raportului semnal-zgomot si a contrastului. Raportul de fata descrie studiile noastre privind luminescenta persistenta in infrarosu apropriat a nanoparticulelor dopate cu lantanide si metale tranzitionale pentru aplicatii biologice.
Am sintetizat nanoparticule (Zn3Ga2GeO8) dopate cu ioni de tranzitie (Cr)/lantanide (Er si Yb) prin metoda sol-gel: Zn3Ga2GeO8: 1Cr; Zn3Ga2GeO8: 1Cr, 1Er; si Zn3Ga2GeO8: 1Cr, (1/0.5)Er, 5Yb cu dimensiuni mici ale cristalitelor (20 - 30 nm). Nanoparticulele au fost caracterizate din punct de vedere structural prin difractie si fluorescenta  de raze X.  Nanoparticulele prezinta luminescenta persistenta in regiunea spectrala 700 - 800 nm prin excitare cu raze X si UV.  Emisia poate fi observata pana la 4 h pentru proba cea mai intensa (Zn3Ga2GeO8: 1Cr). Am analizat, deasemenea, emisia in conversie superioara a nanoparticulelor co-dopate cu Er si Er-Yb folosind excitare pulsata in jur de 970 si 1500 nm.

Faza nr. 4

Responsabil: Dr. L. Duta

Termen de predare: 15.07.2018

Titlu: "Influenta temperaturii de depunere asupra proprietatilor morfologice, structurale si optice ale filmelor nanostructurate de AlN sintetizate prin tehnica de depunere laser pulsata"

Rezumat: Rezultatele acestei cercetari pot contribui la aprofundarea domeniului dedicat obtinerii acoperirilor dure, prin studiul asupra sintezei de filme AlN pe substraturi de Si(100) la temperaturi diferite (RT, 350 °C, 450 °C si/sau 800 °C), intr-un singur sau mai multi pasi tehnologici (structuri simple si/sau bi/multistructuri).
Rezultatele obtinute in urma sintezei de filme nanostructurate (poli)cristaline sintetizate la temperaturi de depunere scazute, isi pot gasi potentiale aplicatii in domeniul micro- si nanoelectronicii. De asemenea, doctoranzii si postdoctoranzii implicati in realizarea obiectivelor propuse in aceasta cercetare au avut posibilitatea sa (i) interactioneze cu cercetatorii cu experienta, (ii) fie implicati activ in diseminarea rezultatelor obtinute, (iii) poata acumula cunostinte teoretice si competente experimentale noi, in vederea constituirii de echipe competitive la nivel national si international. Prin acest studiu am avut in vedere ca tehnologia de obtinere a filmelor de AlN in conditii experimentale mult imbunatatite, cu aplicatii in domeniul micro- si nanoelectronicii, sa poata fi transferata catre parteneri industriali interesati. Prin utilizarea unor temperaturi de lucru scazute, se poate reduce semnificativ timpul dedicat obtinerii unor astfel de structuri, si implicit costurile vor fi mult diminuate.
O parte din rezultatele prezentate in cadrul acestei faze au fost publicate sub forma unui manuscris (“Multi-stage pulsed laser deposition of aluminum nitride at different temperatures”, L. Duta, G.E. Stan, H. Stroescu, M. Gartner, M. Anastasescu, Zs. Fogarassy, N. Mihailescu, A. Szekeres, S. Bakalova, I.N. Mihailescu, Applied Surface Science 374 (2016) 143–150)), iar o alta parte va face obiectul unui nou manuscris care va fi publicat intr-un jurnal cotat ISI. De asemenea, o serie de rezultate obtinute in cadrul acestei faze au fost prezentate sub forma unui poster (“Mechanical, optical and structural properties of aluminum nitride synthesized by Pulsed Laser Deposition”, L. Kolaklieva, V. Chitanov, K. Antonova, A. Szekeres, P. Terziyska, P. Petrik, Zs. Fogarassy, L. Duta, I.N. Mihailescu) la Conferinta Internationala “European Materials Research Society – EMRS”, Spring Meeting, Convention Centre, Strasbourg, Franta, 18-22 iunie 2018.


Faza nr. 5

Responsabil: Dr. O. Toma

Termen de predare: 15.07.2018

Titlu: "Proprietati spectroscopice si structurale ale sistemelor multi-site dopate cu ioni de pamanturi rare"

Rezumat: Obiectivul fazei l-a constituit studiul proprietatilor spectroscopice ale materialului oxidic multi-site CaSc2O4 dopat cu ioni de lantanide (Er3+, Yb3+) si corelarea acestora cu proprietatile structurale ale materialului.
Rezultate:
- Sinteza de probe ceramice din material oxidic CaSc2O4 cu pozitii multiple ce pot fi ocupate de ioni trivalenti de lantanide, dopat cu diverse concentratii de Er3+ si Yb3+;
- Caracterizarea materialului Er:CaSc2O4 prin difractie de raze X;
- Identificarea liniilor spectrale ale diversilor centri luminescenti Er3+ in CaSc2O4 si studiul proprietatilor spectroscopice ale acestor centri;
- Publicarea unui articol intr-o revista cotata ISI.
Diseminare: 1 articol ISI publicat - S. Georgescu, A. Stefan, O. Toma, "Judd-Ofelt analysis of Er-doped CaSc2O4 revisited", J. Luminesc. 199, 488-491 (2018).

Faza nr. 6

Responsabil: Dr. C. Surdu Bob

Termen de predare: 15.07.2018

Titlu: "Sinteza si caracterizarea straturilor de nitrura de siliciu folosind o plasma anodica de inalta tensiune ( partial)"

Rezumat: In acesta prima etapa am realizat sinteza si caracterizarea straturilor de nitrura de siliciu folosind sursa de plasma anodica de inalta tensiune dezvoltata in cadrul laboratorului numita Plasma anodica de inalta tensiune pentru depuneri de filme de compusi chimici - Compound-High Voltage Anodic Arc Plasma (C-HVAP). Au fost variate conditiile experimentale si s-a observat dependenta compozitiei si proprietatilor filmelor depuse de aceste conditii. Pentru analiza straturilor depuse s-au utilizat urmatoarele metode: XPS, SEM, spectrometrie UV, Viz, IR, FTIR, XRD, XRR, RBS si Raman. Rezultatele au aratat faptul ca straturile depuse contin Si3N4 ca singura forma alotropa si sunt amorfe. Concentratia de nitrura de siliciu si energia benzii interzise Eg au fost mai mici in cazul filmelor depuse aproape de sursa decat la distanta. Acest fapt a fost explicat prin incalzirea suplimentara ce are loc mai aproape de electrozii sursei de plasma. Valori de 6.2 eV, competitive pe plan mondial, au fost obtinute pentru Eg. Acest fapt demonstreaza inca o capabilitate de exceptie a acestei surse originale de plasma.