Funkcionalizace strukturních a elektronových vlastností tenkých vrstev multiferoických materiálů - SrTiO3

Ing. Zdeněk JANSA

Disertační práce

Establishment of methodology and validation of procedures for the detection of asbestos compounds in soil sediments

Anotace:

Práce je zaměřena na využití SrTiO3 dopovaného přechodovými kovy ve fotovoltaických aplikacích, například v aplikacích zaměřených na fotokatalýzu. Podstatou předkládané práce je posouzení vlivu dopantů na strukturální a elektronové vlastnosti známého Perovskitu SrTiO3. Použitím dopantů, přednostně přechodových kovů, se ovlivňují fyzikální vlastnosti ve smyslu využití příhodných původních vlastností, které jsou omezené příliš velikou mezerou ve valenčním pásu. Jde tedy o posouzení vlivu těchto tranzitních kovů na velikost krystalitů, velikost vnitřního pnutí, rozložení páru elektron-díra ve valenčním pásu a posunutí využitelnosti elektromagnetického spektra do oblasti viditelného záření. V práci se bude posuzovat vliv přechodových kovů na strukturální a elektronové vlastnosti STO, přednostní místo v posouzení vlivu bude mít nikl (Ni). Dalšími prvky, u kterých bude zkoumán vliv na výše uvedené vlastnosti, bude ytrium (Y) a železo (Fe). Pro zkoumání bylo použito několik metod vyšetřování strukturních a elektronových vlastností posuzovaného materiálu SrTiO3. U všech vyhodnocovaných vzorků se jednalo o shodné experimentální metody, jednotlivé experimenty byly provedeny za stejných podmínek. Jediným rozdílem bylo provedení vysokoteplotních experimentů při XRD analýze, jak je uvedeno v textu. Použité metody byly použity v pořadí magnetronová pulzní depozice pro výrobu experimentálních vzorků a dále XRD analýza, včetně vysokoteplotních experimentů, skenovací elektronová mikroskopie - SEM, rentgenová fotoemisní spektroskopie - XPS. Po provedení jednotlivých experimentů byly získaná data vyhodnocena, stanoven další postup. V závěru byla všechna data společně analyzována.

Abstract:

The work focuses on the use of transition metal-doped SrTiO3 in photovoltaic applications such as photocatalysis. The essence of the present work is to assess the effect of dopants on the structural and electronic properties of the well-known perovskite STO. The use of dopants, preferably transition metals, affects the physical properties in the sense of exploiting favorable pristine properties that are limited by too large a gap in the valence band. Thus, it is a question of assessing the effect of these transition metals on the size of the crystallites, the magnitude of the internal stresses, the distribution of the electron-hole pair in the valence band and the shift of the usability of the electromagnetic spectrum to the visible region. In this work, the effect of transition metals on the structural and electronic properties of SrTiO3 will be considered, with nickel (Ni) taking a priority in the impact assessment. Other elements that will be investigated for their influence on the above properties will be yttrium (Y) and iron (Fe). Several methods were used to investigate the structural and electronic properties of the SrTiO3 material under consideration. The experimental methods were identical for all the samples evaluated and the individual experiments were performed under the same conditions. The only difference was the performance of high-temperature experiments during XRD analysis, as described in the text. The methods used were, in order, magnetron pulse deposition for the production of the experimental samples, followed by XRD analysis, including high temperature experiments, scanning electron microscopy - SEM, X-ray photoemission spectroscopy - XPS. After performing the individual experiments, the data obtained were evaluated, and further procedure was determined. Finally, all data were analyzed together.

Klíčová slova

Multiferoické materiály, SrTiO3, XRD, SEM, XPS, rentgenová fázová analýza, optické, elektrické vlastnosti, fotokatalýza, solární článek, životní prostředí

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 13. 12. 2023

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Prof. Dr. Ján Minár

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

Fakulta strojní

Doktorský studijní program / obor:
Strojírenské technologie a materiály / Strojírenské technologie a materiály