Title
Оптичка својства нанокристала церијум диоксида допираних 3d и 4f елементима
Creator
Radović, Marko B., 1978-
Copyright date
2014
Object Links
Select license
Autorstvo-Nekomercijalno-Bez prerade 3.0 Srbija (CC BY-NC-ND 3.0)
License description
Dozvoljavate samo preuzimanje i distribuciju dela, ako/dok se pravilno naznačava ime autora, bez ikakvih promena dela i bez prava komercijalnog korišćenja dela. Ova licenca je najstroža CC licenca. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/deed.sr_LATN. Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 14.03.2015.
Other responsibilities
mentor
Dohčević-Mitrović, Zorana, 1961-
član komisije
Zeković, Ljubiša, 1948-
član komisije
Milošević, Ivanka, 1962-
član komisije
Stojadinović, Stevan.
Academic Expertise
Prirodno-matematičke nauke
Academic Title
-
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Fizički fakultet
Alternative title
Optical properties of cerium dioxide nanocrystals doped with 3d and 4f elements.
Publisher
[М. Радовић]
Format
135 листова
description
Физика - Физика кондензованог стања материје / Physics - Condensed matter physics
Abstract (sr)
У овој дисертацији проучаван је утицај дефекaтa на структурна, вибрациона,
оптичка и електронска својства чистог и допираних нанокристала церијум диоксида.
Узорци чистог CeO2-y су синтетисани хидротермалном (H‒CeO2-y),
самопропагирајућом синтезом на собној температури (S‒CeO2-y) и методом
преципитације (P‒CeO2-y). Температурски третман S‒CeO2-y узорка је извршен на
неколико различитих температура (400–800 oC). S‒CeO2-y узорак је допиран са 3d и 4f
елементима. Испитивање синтетисаних узорака је извршено методама дифракције
рендгенског зрачења (XRD), микроскопије на бази атомских сила, Раман и
инфрацрвене спектроскопије, спектроскопске елипсометрије и скенирајуће тунелске
микроскопије/спектроскопије.
Карактеризацијом структурних својстава CeO2-y нанокристала XRD техником,
установљено је да средња величина кристалита зависи од процеса синтезе
нанопрахова. Температурски третман S‒CeO2-y узорака узрокује раст величине
кристалита уз смањење параметра решетке и микронапрезања, што је последица
смањења концентрације кисеоничних ваканција и Ce3+ јона у решетки церијум
диоксида. Узорци допирани 3d и 4f елементима су чврсти раствори.
Анализа резултата Раман спектроскопије је показала да метода синтезе има
значајан утицај како на присуство тако и на концентрацију кисеоничних ваканција у
недопираним CeO2-y нанокристалима. Температурски третман је проузроковао раст
кристалита и смањење концентрације кисеоничних ваканција што је утврђено
ишчезавањем Раман мода који потиче од комплекса Ce3+ јона и кисеоничних
ваканција. Допирање 3d и 4f елементима је довело до формирања додатног Раман
мода, који потиче од различитих комплекса (кисеонична ваканцијаметални јон) који
настају у решетки CeO2-y. Изразито ширење F2g Раман мода код S‒CeO2-y и узорака
допираних Fe2+(3+) јонима и додатно померање F2g мода ка нижим фреквенцијама услед
допирања Fe3+ јонима, указују на значајан утицај слободних носилаца наелектрисања
на понашање F2g мода преко механизма електрон‒молекулског спаривања. Раман
спектри испитиваних узорака су нумерички фитовани применом модела фононске
локализације који је омогућио да се урачуна допринос електрон-молекулског
спаривања на положај и ширину F2g мода...
Abstract (en)
The main objective of this thesis was to investigate the influence of defects on
structural, vibrational, optical and electronic properties of pure and doped cerium dioxide
(CeO2-y) nanocrystals. Pure CeO2-y samples were synthesized by hydrothermal (H–CeO2-y),
self-propagating room temperature synthesis (S–CeO2-y) and precipitation (P–CeO2-y)
method. High-temperature treatment of S–CeO2-y samples was performed at several
temperatures (400 – 800 oC). S–CeO2-y samples were doped with 3d and 4f elements. The
synthesized samples were characterized by X–ray diffraction (XRD) technique, atomic force
microscopy, Raman and infrared spectroscopy, spectroscopic ellipsometry and scanning
tunneling microscopy/spectroscopy.
Characterization of structural properties of CeO2-y nanocrystals by XRD technique
revealed that average crystallite size significantly depends on the synthesis method.
Temperature treatment of the S–CeO2-y samples caused the crystallite size growth followed
by decrease in the lattice parameter and microstrain, because of lower concentration of
oxygen vacancies and Ce3+ ions presence in ceria lattice. Samples doped with 3d and 4f
elements are solid solutions.
Analysis of the Raman spectra revealed that synthesis method has significant
influence on the appearance and concentration of oxygen vacancies formed in undoped CeO2-
y nanocrystals. Temperature treatment caused the crystallite size growth and decreases of
oxygen vacancies concentration which was confirmed by the disappearance of the Raman
mode which is characteristic for Ce3+–oxygen vacancy defect complexes. Doping with 3d и
4f elements has caused the appearance of additional Raman mode, which originates from
different oxygen vacancy-metal ion complexes formed in ceria lattice. Pronounced
broadening of F2g Raman mode in S–CeO2-y and Fe2+(3+)–doped samples and additional
softening of F2g mode with Fe3+ doping, indicate significant influence of free charge carriers
on the F2g mode behavior through the mechanism of electron-molecular vibrational coupling.
Raman spectra of the investigated samples were fitted with the phonon confinement model
which enabled to take into account the contribution of the electron-molecular vibrational
coupling on the F2g mode position and bandwidth. The electron–molecular vibration coupling
constant λ for F2g mode in pure and Fe–doped samples and the density of states near the
Fermi level were determined within the framework of Allen’s theory. The obtained results
pointed out that delocalization of electrons in highly oxygen–deficient pure and Fe2+(3+) –
doped CeO2−y samples caused a semiconductor–to–metallic state transition...
Authors Key words
Спектроскопија, Оптичка својства, нанокристали, церијум диоксид
Authors Key words
optical properties, spectroscopy, nanocrystals, cerium dioxide
Classification
538.958(043.3)
Type
Tekst
Abstract (sr)
У овој дисертацији проучаван је утицај дефекaтa на структурна, вибрациона,
оптичка и електронска својства чистог и допираних нанокристала церијум диоксида.
Узорци чистог CeO2-y су синтетисани хидротермалном (H‒CeO2-y),
самопропагирајућом синтезом на собној температури (S‒CeO2-y) и методом
преципитације (P‒CeO2-y). Температурски третман S‒CeO2-y узорка је извршен на
неколико различитих температура (400–800 oC). S‒CeO2-y узорак је допиран са 3d и 4f
елементима. Испитивање синтетисаних узорака је извршено методама дифракције
рендгенског зрачења (XRD), микроскопије на бази атомских сила, Раман и
инфрацрвене спектроскопије, спектроскопске елипсометрије и скенирајуће тунелске
микроскопије/спектроскопије.
Карактеризацијом структурних својстава CeO2-y нанокристала XRD техником,
установљено је да средња величина кристалита зависи од процеса синтезе
нанопрахова. Температурски третман S‒CeO2-y узорака узрокује раст величине
кристалита уз смањење параметра решетке и микронапрезања, што је последица
смањења концентрације кисеоничних ваканција и Ce3+ јона у решетки церијум
диоксида. Узорци допирани 3d и 4f елементима су чврсти раствори.
Анализа резултата Раман спектроскопије је показала да метода синтезе има
значајан утицај како на присуство тако и на концентрацију кисеоничних ваканција у
недопираним CeO2-y нанокристалима. Температурски третман је проузроковао раст
кристалита и смањење концентрације кисеоничних ваканција што је утврђено
ишчезавањем Раман мода који потиче од комплекса Ce3+ јона и кисеоничних
ваканција. Допирање 3d и 4f елементима је довело до формирања додатног Раман
мода, који потиче од различитих комплекса (кисеонична ваканцијаметални јон) који
настају у решетки CeO2-y. Изразито ширење F2g Раман мода код S‒CeO2-y и узорака
допираних Fe2+(3+) јонима и додатно померање F2g мода ка нижим фреквенцијама услед
допирања Fe3+ јонима, указују на значајан утицај слободних носилаца наелектрисања
на понашање F2g мода преко механизма електрон‒молекулског спаривања. Раман
спектри испитиваних узорака су нумерички фитовани применом модела фононске
локализације који је омогућио да се урачуна допринос електрон-молекулског
спаривања на положај и ширину F2g мода...
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.