Paradigme tehnologice în sinteza și caracterizarea structurilor cu dimensionalitate variabilă

 

Ultimele decenii au adus o dezvoltare considerabilă a tehnologiilor bazate pe sisteme ordonate. Pornind de la fizica semiconductorilor și a dispozitivelor fotovoltaice, în scurt timp tehnologia a evoluat spre utilizarea la scară largă a filmelor subțiri și proprietăților suprafețelor/interfețelor. Astăzi, exemplele includ aplicații mergând de la stocarea și citirea de date (memorii electrostatice sau magnetice, magnetorezistență gigantică) la cataliză, sensori de gaz sau fotocataliză (fenomene de suprafață), spre interfețe cu materie biologică (biosenzori, șabloane pentru reconstrucția țesuturilor, interfețe între semnale electrice biologice și microelectronică). În Romania, creșterea cristalelor se practică de o jumătate de secol; totuși, în ultimii ani, aceste activități au scăzut în intensitate și au nevoie de întăriri serioase, mai ales având în vedere noile tehnologii de laseri și detecție necesare pentru facilitățile Extreme Light Infrastructure. De asemenea, știința suprafețelor a început să fie dezvoltată semnificativ în țară numai în ultimul deceniu, împreună cu tehnici ce implică nanoparticule auto-organizate, producția de nanoparticule etc. Principalul scop al acestui Proiect este de a aduna la un loc experiența relevantă de la cei cinci parteneri, în particular experiența în creșterea de cristale de la Universitatea din Timișoara, cu tehnologiile de știința suprafețelor, nanoparticule și nanofire dezvoltate de INCD Fizica Materialelor, tehniciile de criogenie și vid ultraînalt oferite de INCD pentru Tehnologii Criogenice și Izotopice și experiența în sisteme 2D ordonate de dimensionalități variabile a INCD pentru Microtehnoogie: 0D, clusteri sau nanoparticule inclusiv dot-uri cuantice; 1D, nanofire și nanofibre libere și suportate; 2D: suprafețe, interfețe și sisteme de tip grafenă; și cristale 3D de interes tehnologic actual, împreună cu validarea unor noi tehnici de vid ultraînalt, știința suprafețelor și spectroscopie de electroni.

PROIECT 1 ”Noi tehnologii de producție a ultravidului și de analiză in situ a sistemelor de dimensionalitate redusă”

PROIECT 2 ”Nanoparticule și suprafețe nanostructurate: sinteză și aplicații”

PROIECT 3 ”Noi tehnologii bazate pe sisteme unidimensionale, nanofibre și nanofire”

PROIECT 4 ”Materiale 2D, suprafețe si interfețe: dezvoltări tehnologice”

PROIECT 5.  „Optimizarea unor tehnologii de creștere a monocristalelor pentru diverse aplicații

CO: Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Materialelor, Director de Proiect CS1 Dr. abil. Cristian Mihail Teodorescu

P1: Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Tehnologii Criogenice și Izotopice, Responsabil CS2 ing. Marian Curuia

P2: Universitatea de Vest Timișoara, Facultatea de Fizică, Responsabil Prof. Dr. Daniel Vizman

P3: Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Microtehnologie, Responsabil CS1 Dr. Adrian Dinescu

P4: Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizică Tehnică, Responsabil CS1 Dr. Nicoleta Lupu

Rezumatul etapei 1

 

S-au definit parametrii constructivi ai pmpei uscate: dimensiuni, numar de etaje, caracteristici motor pentru obtinerea unui vid limita de 4 Pa. S-a achizitionat si testat lampa UV pentru degazari in incinta UHV. S-a montat si testat bateria de pompare pompa turbomoleculara + pompa criogenica. S-au proiectat matricile de memorii nevolatile si s-au testat materialele care vor fi folosite pentru acestea. S-a proiectat sursa de nanoparticule cu destindere adiabatica. S-a reconfigurat instalatia de epitaxie din fascicul molecular si s-a reparat sistemul RHEED. S-au calibrat evaporatoarele instalate. S-a configurat instalatia SERS pentru masuratori la temperatura variabila. Pentru realizarea instalatiei de forcespinning prototip, in aceasta etapa a fost intocmita tema de proiectare luind in calcul cerintele necesare si realizata proiectarea componentelor principale ale instalatiei. A fost stabilit necesarul si o parte din elementele componente ale instalatiei au fost deja achizitionate, urmand ca celelalte sa fie fabricate. Rezultatele aceastei etape asigura asamblarea componentelor pentru realizarea instalatiei prototip. S-a reconfigurat instalatia de debitare cristale. S-au formulat 5 noi tehnologii de laborator: obtinere Ge(001) (2 x 1) – (1 x 2), obtinere Si(111) 7 x 7, straturi monocristaline de Ag(111) depuse pe Si(111), Si(111) hidrogenat si zirco-titanat de plumb PZT(001) atomic curat. S-au sintetizat tehnologiile existente pentru prepararea si caracterizarea suprafetelor atomic curate. S-a proiectat si realizat sistemul pentru masuratori electrice in situ. –au modelat numeric 3 tehnologii de crestere a cristalelor: Bridgman pentru fluoruri, EFG pentru safir si Bridgman-Stockbarger pentru crestere de monocristale organice. S-au publicat 2 articole in reviste cotate ISI, un altul este in proces de evaluare, iar un al patrulea este elaborat si va fi trimis. S-a participat la 23 de conferinte internationale si la 2 conferinte nationale.

  1. Polarization orientation in lead zirco-titanate (001) thin films driven by the interface with the substrate, L.C. Tănase, L.E. Abramiuc, D.G. Popescu, A.-M. Trandafir, N.G. Apostol, I.C. Bucur, L. Hrib, L. Pintilie, I. Pasuk, L. Trupină, C.M. Teodorescu, Phys. Rev. Applied 10, 034020(1-19) (2018).
  2. Room temperature ferromagnetism and its correlation to ferroelectricity of manganese embedded in lead zirco-titanate, I.C. Bucur, N.G. Apostol, L.E. Abramiuc, L.C. Tănase, C.A. Tache, G.A. Lungu, R.M. Costescu, C.F. Chirilă, L. Trupină, L. Pintilie, C.M. Teodorescu*, Thin Solid Films, accepted (2018). DOI: 10.1016/j.tsf.2018.11.018.
  3. Growth of Ag(111) on Si(111) with nearly flat band and abrupt interface, A.E. Bocîrnea, R.M. Costescu, N.G. Apostol, C.M. Teodorescu, Appl. Surf. Sci., resubmitted with minor revision (2018).
  4. Memory capacitor with Ge nanoparticles in HfO2 for ionising radiation dosimetry, C. Palade, A. Slav, A.M. Lepadatu, I. Stavarache, I. Dascalescu, T. Stoica, V.S. Teodorescu, M.L. Ciurea, S. Lazanu, to be submitted at Adv. Mat. Interf. (2018).

Prezentari la conferinte internationale:

  1. I.C. Bucur, L.C. Tănase, L.E. Abramiuc, D.G. Popescu, N.G. Apostol, M.A. Hușanu, G.A. Lungu, C.F. Chirilă, L.M. Hrib, L. Pintilie, A. Barinov, and C.M. Teodorescu, Photoelectron spectroscopy and spectro-microscopy techniques in studies of surfaces of ferroelectric materials, Sixth European Conference on Crystal Growth, September 16–20, 2018, Varna, Bulgaria (invited talk).
  2. D.G. Popescu, M.A. Husanu, Spectroscopic signature of depletion state in buried hole-doped manganite, The 6th International Colloquium „Physics of Materials”, November 15–16, 2018, Bucharest, Romania (invited talk).
  3. M.A. Husanu, D.G. Popescu, Band bending at Au/BaTiO3 and Cu/BaTiO3 interfaces investigated by XPS, The 6th International Colloquium „Physics of Materials”, November 15–16, 2018, Bucharest, Romania (poster).
  4. A. Cordos, A. Popescu, D. Vizman, R. Negrila, Scale-up effects in directional solidification of silicon under the combined influence of electrical current and magnetic field, 6th European Conference on Crystal Growth, September 16–20, 2018, Varna, Bulgaria (poster).
  5. I. Nicoara, M. Stef, S. Arjoca, C. Negut, D. Vizman, Influence of growth conditions on the optical properties of gamma irradiated BaF2 crystals, 6th European Conference on Crystal Growth, September 16–20, 2018, Varna, Bulgaria (poster).
  6. D. Vizman, Multiscale Modeling of Crystal Growth, 2nd European School on Crystal Growth, September 13–16, 2018, Varna, Bulgaria (invited talk).
  7. D. Vizman, Control of Melt Convection Using Magnetic Fields, 10th Jubilee Conference of the Balkan Physical Union, August 26–30, 2018, Sofia, Bulgaria (oral).
  8. A. Popescu, M. Bellmann, D. Vizman, 3D Numerical Studies of Thermal Convection and Impurities Transport in a Czochralski Process for Solar Silicon Growth, 9th International Workshop on Modelling in Crystal Growth, October 21–24, 2018, Kona, USA (oral).
  9. S. Arjoca, O. Puscas, M. Stef and D. Vizman, Influence of Growth Conditions on the Structural Defects-Dislocations of YbF3 doped CaF2 Crystals, TIM18 Physics Conference, May 24–26, 2018, Timisoara, Romania (poster).
  10. C. C. Negrila, S. L. Iconaru, M. Motelica-Heino, Regis Guegan, G. Predoi, F. Barbuceanu, R. V. Ghita, C. C. Petre, G. Jiga, M. L. Badea, A. M. Prodan, D. Predoi, Commercial hydroxyapatite powders for lead removal from aqueous solution, 9th International Conference on Times of Polymers and Composites-From Aerospace to Nanotechnology, June 17-21, 2018, Ischia, Naples, Italy (poster).
  11. R.V. Ghita, D. Predoi, S.L. Iconaru, Titanium, GaSb and GaAs substrates in biomaterial coating application, EMN Greece Meeting, May 14-18, 2018, Heraklion, Crete (invited talk).
  12. C.C. Negrila, S.L. Iconaru, A. Groza, R.V. Ghita, C.M. Chifiriuc, P. Chapon, S. Gaiaschi, D. Predoi, Structural and biological characterization of antimicrobial layers obtained by magnetron sputtering technique, EMN Greece Meeting, May 14–18, 2018, Heraklion, Crete (poster).
  13. R. Ivan, C. Popescu, A. Perez del Pino, C. Logofatu, E. György, Reduced graphene oxide/transition metal oxide/ urea composite materials for photocatalytic degradation of organic pollutants in aqueous medium, 7th International Symposium on Transparent Conductive Materials – TCM 2018, October 14–19, 2018, Platanias – Chania, Crete, Greece (poster).
  14. M. Florea, G. Postole, F. Matei-Rutkovska, A. Urda, F. Neaţu, L. Massin, P. Gelin, Steam reforming of methane in the presence of H2S on doped ceria materials,  4th International Conference on Advanced Complex Inorganic NanoMaterials (ACIN2018), July 14–21, 2018, Namur, Belgium (poster).
  15. M. Florea, F Neatu, S. Neatu, A. Urda, F. Matei-Rutkovska, G. Postole, L. Massin, P. Gelin, Doped ceria materials prepared by modified precipitation route for fuel cells fed with biogas, 7th EuCheMS Chemistry Conference, August 26–30, 2018, Liverpool, UK (oral).
  16. M. Florea, F. Neatu, S. Neatu, C. Mozaceanu, S. Derbali, C. Bartha, L. N. Leonat, A. G. Tomulescu, V. Stancu, V. Toma, I. Pintilie, Synthesis and properties of C3N2H5PbI3 powders as precursors for hybride perovskite based solar cells, 7th EuCheMS Chemistry Conference, August 26–30, 2018, Liverpool, UK (poster).
  17. F. Neatu, M. Trandafir, S. Neațu, M. Florea, Selective oxidation of aromatic hydrocarbons in the presence of heterogeneous Mn and Co-based catalysts, 7th EuCheMS Chemistry Conference, August 26–30, 2018, Liverpool, UK (poster).
  18. S. Neatu, F. Neatu, M. Florea, M. M. Barsan, N. G. Apostol, T. A. Enache, V. C. Diculescu, Ternary composites as excellent (photo)electrocatalysts for water splitting reaction, 7th EuCheMS Chemistry Conference, August 26–30, 2018, Liverpool, UK (poster).
  19. S. Neatu, World War I - The Beginning of the Chemical Warfare Agents Era and their Impact on Mankind along the last 100 Years, Humboldt Kolleg, September 17–19, 2018, Bucharest, Romania (oral).
  20. V. Musat, M. Purica, A. Dinescu, N Tigau, ZnO-based nanostructures grown by hydrothermal method in preselected areas for direct integration into gas sensing and fotodetection devices, 12th International Conference on Physics of Advanced Materials (ICPAM-12), September 22–28, 2018, Heraklion, Crete, Greece (oral).
  21. C. Cotirlan-Simioniuc, C.C. Negrila, C. Logofatu, Functional metasurfaces for localized surface plasmon resonance enhanced angle-resolved evanescent-wave cavity ring-down spectroscopy, I18th International Balkan Workshop on Applied Physics and Materials Science, July 11–14, 2018, Constanta , Romania (poster).
  22. I. V. Tudose, P. Pascariu, C. Pachiu, F. Comanescu, M. Danila, R. Gavrila, E. Koudoumas, M. Suchea, Comparative study of Sm and La doped ZnO properties, International Semiconductor Conference 2018 (CAS 2018), October 10–12, 2018, Sinaia, Romania, CAS 2018 Proceedings, ISSN: 1545-827X, pp. 245– 248 (poster).
  23. A. Stanculescu, M. Socol, O. Rasoga, N. Preda, F. Stanculescu, I. Ionita, C. Breazu, G. Petre, Effect of dopants on the properties of aromatic derivatives crystals, ECCG6 (Sixth European Conference on Crystal Growth), September 16–20, 2018, Varna, Bulgaria (poster).

 

Prezentări la conferinte nationale:

  1. F. Neatu, S. Neatu, M. Florea, Materiale catalitice pentru celulele de combustie- surse de energie alternative, Workshop INCDFM “Oferta INCDFM in domeniul materialelor multifunctionale cu aplicatii in domeniul energetic (Metode neconventionale de productie, stocare, transport, economisire)”, 27–28 Februarie 2018, Magurele, Ilfov, Romania (oral).
  2. F. Neatu, M. Trandafir, S. Neatu, M. Florea, Efficient manganese and cobalt based materials for catalytic selective oxidation reactions, Workshop INCDFM, 6–8 iunie 2018, Magurele, Ilfov, Romania (oral).

Director de Proiect

CS1 Dr. abil. Cristian Mihail Teodorescu

INCDFM Măgurele

Str. Atomiștilor nr. 405A

077125 Măgurele

jud. Ilfov

fax 021-3690177