Scientific results

Proiectul FlexSiNoW este focalizat pe sinteza de nanomateriale carbonice de tip GQDs si dezvoltarea de nano-sisteme si heterojonctiuni destinate aplicatiior de senzoristica optica de banda larga.

Proiectul a fost realizat in trei etape si s-a desfasurat pe o perioada a 18 luni.

Toate activitatile din Planul de realizare au fost indeplinite: (i) Sinteza de nano-sisteme care se bazeaza pe proprietatile celor trei tipuri de nanomateriale fotoactive: PVKTs, GQDs si SiNWs; (ii) Fabricarea fotodetectorilor de banda larga si cu timp de raspuns rapid; (iii) Evidentierea mecanismelor electrice si optice care explica comportamentul fotoconductiv, fenomenul de separare de sarcina la interfata heterostructurii triple.

In Etapa 1 / 2020 s-au realizat substraturile flexibile SiNWs pornind de la indepartare a stratului izolator de SiO2 de la suprafata plachetei de Si prin imersare in piranha (3: 1 v / v H2SO4 si H2O2) timp de 30 min.( RT)
S-a utilizat tehnica MACE in doua etape de lucru, in prima etapa substraturile au fost imersate intr-o amestec apos de 4.8 M HF si 0.02 M AgNO3 timp de 1 min., la temperatura camerei pentru depunerea pe suprafata a catalizatorului metalic, in cazul acesta depunerea unei retele uniforme de nanoparticule de Ag pe suprafata placutelor, ulterior substraturile sunt spalate in apa deionizata (DI) pentru a elimina ionii de Ag+ reziduali.
In a doua etapa de lucru s-a realizat corodarea anizotropa intr-un amestec de 4.8 M HF si 0.1 M H2O2 timp de 1, 5, 10 min. la intuneric si la temperatura camerei.

In Etapa 2 / 2021 au fost sintetizate nanomateriale grafenice de tip GQDs pentru realizarea heterostructii triple de fotodetectie PVKT/GQDs/SiNWs.
Nanomaterialele GQDs au fost sintetizate cu ajutorul reactiei hidrotermale si s-a urmarit obtinerea unor nanometriale GQDs noi cu distributie uniforma de dimensiuni (< 10 nm), functionalizate cu molecule organice in-situ (legaturi de suprafata de tip OH, C-N, C-O, C-OH si NH2) in timpul unei singure etape de lucru.
Scopul a fost de a intoduce un numar cat mai mare de heteroatomi (in special N), astfel incat au fost testate o serie de molecule organice: 1,10-fenantrolina (GQDs-F), L-arginina (GQDs-Ag), 2,2’-bipiridina (GQDs-B), DL-metionina (GQDs-M), hexametilentetraamina (GQDs-H), respectiv trietilentetraamina (GQDs-T).

In Etapa 3/2022 s-a fabricat un fotodetector pe platforma flexibila SiNWs avand structura finala Au/GQDs-MET/MAPbI3-xClx/SiNWs/Al si sensibilitate de detectie in domeniul spectral UV-NIR.   
Dispozitivul a atins un curent de intuneric de ~ 4-7 nA si un fotocurent de ~ 0.9 mA in UV si  ~ 5 mA in NIR astfel incat performanta raportului Ilight/Idark a fost de ~ 2.2 x 102 in UV si ~ 1.4 x 103 in NIR.
In comparatie cu referinta, raportul semnal-zgomot al heterostructurii triple a crescut cu doua ordine de marime pentru radiatie UV si cu trei ordine de marime pentru radiatie NIR.
Structura finala are un timp de raspuns rapid (trise ~ 3 ms si tfall ~ 4.3 ms), responsivitatea maxima atinge ~ 65 mA/W, detectivitatea specifica este D* ~ 4 x108 Jones iar cea mai mica valoare NEP atinge ~ 2.5 x 10-9 WHz-1/2  la lungimea de unda de 868 nm (NIR).

Pagina web a proiectului poate fi accesata la adresa: http://www.imt.ro/flexsinow si a fost actualizata si finalizata.

In concluzie, obiectivele si activitatile prevazute in contract au fost integral realizate.