Výzkumný tým navrhuje, připravuje a charakterizuje polovodičové materiály a nanostruktury se zaměřením na lepší pochopení růstových mechanismů, vývoj nových růstových metod a objasnění elektrických a optických jevů na jejich povrchu a rozhraních. Tento výzkum poskytuje základ pro vývoj nových elektronických a optoelektronických zařízení, včetně světelných zdrojů a detektorů, plynových senzorů a zdrojů zelené energie.
Příprava polovodičových nanomateriálů
Syntéza stavebních bloků v nanorozměrech s kontrolovatelnými rozměry, morfologií a materiály je pro nanovědu a nanotechnologii klíčová. Zaměřujeme se na přípravu polovodičových nanodrátků a nanodrátků z roztoků s cílem přizpůsobit jejich fyzikální, chemické a elektronické vlastnosti pro konkrétní aplikace. Toho se konvenčně dosahuje pomocí zdlouhavého empirického přístupu vaření a hledání. Tento přístup výrazně překračujeme tím, že provádíme modelování chemických a fyzikálních jevů probíhajících v růstových roztocích, identifikujeme mechanismy nukleace a růstu a vyvíjíme nové metody růstu a techniky patternování.
Publikace:
- R. Yatskiv, M. Vorochta, N. Bašinová, T.N. Dinhova, J. Maixner, J. Grym, Low-temperature gas sensing mechanism in β-Ga2O3 nanostructures revealed by near-ambient pressure XPS, Applied Surface Science, 663 (2024) 160155.
- O. Černohorský, J. Grym, H. Faitová, N. Bašinová, Š. Kučerová, R. Yatskiv, and J. Veselý, „Modeling of Solution Growth of ZnO Hexagonal Nanorod Arrays in Batch Reactors,“ Crystal Growth & Design 20, 3347−3357 (2020).
- N. Basinova, O. Cernohorsky, J. Grym, S. Kucerova, H. Faitova, R. Yatskiv, J. Vanis, J. Vesely, J. Maixner, „Highly Textured Seed Layers for the Growth of Vertically Oriented ZnO Nanorods,“ Crystals 9 (11), 566 (2019).
- O. Cernohorsky, J. Grym, R. Yatskiv, V. H. Pham, and J. H. Dickerson, „Insight into Nanoparticle Charging Mechanism in Nonpolar Solvents to Control the Formation of Pt Nanoparticle Monolayers by Electrophoretic Deposition,“ ACS Appl Mater Inter 8 (30), 19680-19690 (2016).
Transport elektrického náboje v polovodičových materiálech a nanostrukturách
Pochopení transportu náboje v polovodičových materiálech a heteropřechodech je nezbytné pro konstrukci elektronických a optoelektronických zařízení. Kromě zkoumání transportu náboje v objemových polovodičích a souborech nanostruktur vyvíjíme metody pro in-situ elektrickou charakterizaci jednotlivých polovodičových nanostruktur a heterostruktur s dvourozměrnými materiály. Měření in-situ jsou velmi slibná při charakterizaci polí nanostruktur, kde jednotlivé nanostruktury mají odlišné elektrické vlastnosti, a pomáhají identifikovat jevy, které za těmito rozdíly stojí.
Publikace:
- S. Tiagulskyi, R. Yatskiv, O. Černohorský, J. Vaniš, J. Grym, Perspectives of miniaturization of β-Ga2O3 devices with graphene electrodes, Materials Science in Semiconductor Processing, 176 (2024) 108343.
- A.V. Vasin, Y.V. Gomeniuk, P.M. Lytvyn, A.V. Rusavsky, S.V. Mamykin, I.P. Tyagulsky, E. Bortchagovsky, Y. Havryliuk, S.I. Tiagulskyi, R. Yatskiv, J. Grym, D.R.T. Zahn, A.N. Nazarov, Structural insight into nanoscale inhomogeneity of electrical properties in highly conductive polycrystalline ZnO thin films doped using methane, Journal of Physics D: Applied Physics, 57 (2024) 155101.
- S. Tiagulskyi, O. Černohorský, N. Bašinová, R. Yatskiv, J. Grym, “The high thermal conductivity of graphene prevents ZnO nanorod-graphene interface from degradation” Materials Research Bulletin, 112286 (2023).
- S. Tiagulskyi, R. Yatskiv, H. Faitová, O. Černohorský, J. Vaniš, J. Grym, Focused ion beam assisted prototyping of graphene/ZnO devices on Zn-polar and O-polar faces of ZnO bulk crystals, Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 136 (2022) 115006.
- R. Yatskiv, S. Tiagulskyi, J. Grym, „Influence of Crystallographic Orientation on Schottky Barrier Formation in Gallium Oxide,“ Journal of Electronic Materials 49, 5133–5137 (2020).
- R. Yatskiv, V. V. Brus, M. Verde, J. Grym, and P. Gladkov, „Electrical and optical properties of graphite/ZnO nanorods heterojunctions,“ Carbon 77, 1011-1019 (2014).
- R. Yatskiv and J. Grym, „Temperature-dependent properties of semimetal graphite-ZnO Schottky diodes,“ Appl Phys Lett 101 (16) (2012).
Optická charakterizace materiálů a nanostruktur
Zkoumáme optické vlastnosti široké škály materiálů včetně polovodičů, keramiky a skel dopovaných ionty vzácných zemin. Laboratoř fotoluminiscenční spektroskopie je vybavena unikátní sestavou navrženou a sestavenou členy týmu, která umožňuje citlivá měření s vysokým rozlišením v širokém spektrálním (300-9000 nm) a teplotním (3,5-300 K) rozsahu.
Publikace:
- R. Yatskiv, J. Grym, N. Bašinová, Š. Kučerová, J. Vaniš, L. Piliai, M. Vorokhta, J. Veselý, J. Maixner, Defect-mediated energy transfer in ZnO thin films doped with rare-earth ions, Journal of Luminescence, 253 (2023) 119462.
- R. Yatskiv, P. Kostka, J. Grym, J. Zavadil, Temperature sensing down to 4 K with erbium-doped tellurite glasses, J Non-Cryst Solids, 575 (2022) 121183.
- R. Yatskiv, J. Grym, Š. Kučerová, S. Tiagulskyi, O. Černohorský, N. Bašinová, J. Veselý, Tunable visible emission in nanostructured thin films and bulk ZnO, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 102 (2022) 447-453.
- P. Kostka, R. Yatskiv, J. Grym, J. Zavadil, “Luminescence, up-conversion and temperature sensing in Er-doped TeO2-PbCl2-WO3 glasses” Journal of Non-Crystalline Solids 551, 120287 (2021).
- P. Pleskunov, T. Košutová, M. Vaidulych, D. Nikitin, Z. Krtouš, S. Ali-Ogly, K. Kishenina, R. Tafiichuk, H. Biederman, I. Gordeev, J. Drewes, I. Barg, F. Faupel, M. Cieslar, R. Yatskiv, Y. Pihosh, V. Nandal, K. Seki, K. Domen, A. Choukourov, The sputter-based synthesis of tantalum oxynitride nanoparticles with architecture and bandgap controlled by design, Applied Surface Science, 559 (2021) 149974.
- A. V. Vasin, S. Muto, Y. Ishikawa, D. V. Kysil, S. V. Sevostianov, O. F. Isaieva, G. Yu Rudko, R. Yatskiv, S. Starik, V. A. Tertykh, A. N. Nazarov, and V. S. Lysenko, „Evolution from UV emission of phenyl groups to visible emission of pyrolytic nanocarbons dispersed in fumed silica: Alternative insight into photoluminescence of carbon nanodots,“ Journal of Luminescence 219, 116926 (2020).
- R. Yatskiv and J. Grym, „Luminescence properties of hydrothermally grown ZnO nanorods,“ Superlattice Microst 99, 214-220 (2016).
Nanofabrikace
Vyvíjíme litografické metody pro řízení nukleace a růstu jednorozměrných polovodičových nanostruktur pomocí fokusovaných elektronových a iontových svazků a skenovacích sond. Cílem je navrhnout techniky pro polohově řízenou depozici polovodičových nanostruktur včetně mřížkově nesourodých substrátů s nejednotnou morfologií. Dále vyvíjíme metody pro nanomanipulaci jednotlivých nanostruktur a pro výrobu elektrických kontaktů v nanorozměrech.
Publikace:
- O. Černohorský, J. Grym, H. Faitova, N. Bašinová, Š. Kučerová, R. Yatskiv, and J. Veselý, „Modeling of Solution Growth of ZnO Hexagonal Nanorod Arrays in Batch Reactors,“ Crystal Growth & Design 20, 3347−3357 (2020).
- S. Tiagulskyi, R. Yatskiv, H. Faitová, Š. Kučerová, D. Roesel, J. Vaniš, J. Grym, J. Veselý, „Highly Rectifying Heterojunctions Formed by Annealed ZnO Nanorods on GaN Substrates,“ Nanomaterials 10 (3), 508 (2020).
- S. Tiagulskyi, R. Yatskiv, H. Faitová, Š. Kučerová, J. Vaniš, J. Grym, „Electrical properties of nanoscale p-n heterojunctions formed between a single ZnO nanorod and GaN substrate,“ Materials Science in Semiconductor Processing 107, 104808 (2020).
Aplikace polovodičových nanostruktur
Pochopení růstových jevů polovodičových nanostruktur spolu s unikátními metodami elektrické charakterizace jednotlivých nanostruktur in-situ otevírají cestu k jejich využití v elektronických a optoelektronických zařízeních, včetně zdrojů a detektorů světla, plynových senzorů a zdrojů zelené energie.
Publikace:
- R. Yatskiv, M. Vorochta, N. Bašinová, T.N. Dinhova, J. Maixner, J. Grym, Low-temperature gas sensing mechanism in β-Ga2O3 nanostructures revealed by near-ambient pressure XPS, Applied Surface Science, 663 (2024) 160155.
- A. Vasin, O. Slobodian, A. Rusavsky, O. Gudymenko, P. Lytvyn, S. Tiagulskyi, R. Yatskiv, J. Grym, E.G. Bortchagovsky, V. Dzhagan, D.R.T. Zahn, A.N. Nazarov, Nanoscale morphology tailoring in plasma deposited CNx layers, Journal of Physics D: Applied Physics, (2023).
- R. Yatskiv, S. Tiagulskyi, J. Grym, J. Vaniš, N. Bašinová, P. Horak, A. Torrisi, G. Ceccio, J. Vacik, and M. Vrňata, „Optical and electrical characterization of CuO/ZnO heterojunctions,“ Thin Solid Films 693, 137656 (2020).
- L. Piliai, D. Tomeček, M. Hruška, I. Khalakhan, J. Nováková, P. Fitl, R. Yatskiv, J. Grym, M. Vorokhta, I. Matolínová, M. Vrňata, „New Insights towards High-Temperature Ethanol-Sensing Mechanism of ZnO-Based Chemiresistors,“ Sensors 20 (19), 5602 (2020).
- R. Yatskiv, J. Grym, P. Gladkov, O. Cernohorsky, J. Vanis, J. Maixner, and J. H. Dickerson, „Room temperature hydrogen sensing with the graphite/ZnO nanorod junctions decorated with Pt nanoparticles,“ Solid State Electron 116, 124-129 (2016).
- R. Yatskiv, J. Grym, and M. Verde, „Graphite/ZnO nanorods junction for ultraviolet photodetectors,“ Solid State Electron 105, 70-73 (2015).
- R. Yatskiv, J. Grym, K. Zdansky, and K. Piksova, „Semimetal graphite/ZnO Schottky diodes and their use for hydrogen sensing,“ Carbon 50 (10), 3928-393