Measuring optical properties on the nanoscale: a STEM-EELS study of ZnO
Metadata
Show metadataAppears in the following Collection
- Fysisk institutt [3682]
Abstract
Denne avhandlingen bidrar til økt kunnskap om målinger av optiske egenskaper i halvledermaterialer gjennom å bruke en relativt ny og avansert målemetode. Denne målemetoden kan gi resultater med en ekstremt høy romlig oppløsning, og har derfor stort potensiale innen videre materialforskning. For å kunne videreutvikle dagens teknologi er det viktig å undersøke nye materialer og sammensetninger. Dette kan resultere i teknologi med høyere effektivitet, utvidede bruksområder, eller helt nye formål, som vil avhenge av materialets egenskaper. Båndgapet er en slik materialegenskap som betegner materialets konvertering mellom energi og strøm eller lys, og er derfor en viktig egenskap innen fornybar energi som solceller, eller i halvledermaterialer som brukes i elektronikk og LED-teknologi. De siste årene har det vært mulig å måle båndgap ved å benytte metoden elektron-energitapsspektroskopi (EELS) i et skanning-transmisjons-elektronmikroskop (STEM). Det unike ved denne metoden er en høy romlig oppløsning, som kan resultere i målinger med oppløsning på en nanometer-skala. Denne metoden kan dermed brukes til å studere båndgap og andre optiske egenskaper, og den romlige variasjonen av disse, og dermed bidra til ny informasjon om kvalitet, bruksområder og effektivitet i materialene. Båndgapsmålinger med denne metoden er ofte krevende å gjennomføre, men også å tolke. Dette arbeidet bidrar derfor med viktig forståelse for hvordan slike målinger og analyser kan gjennomføres, samt påpeke mulighetene og begrensningene ved metoden. Metoden har blitt testet på ulike systemer basert på sinkoksid (ZnO), som er et teknologisk viktig materiale for LED- og solcelleformål, og bidrar dermed også med nyttig informasjon om disse systemene.List of papers
Paper I: Automated approaches for band gap mapping in STEM-EELS. Granerød, C. S., Zhan, W. & Prytz, Ø. Ultramicroscopy 184, 39 (2018). DOI: 10.1016/j.ultramic.2017.08.006. The article is included in the thesis. Also available at https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2017.08.006 |
Paper II: Nanoscale mapping of optical band gaps using monochromated electron energy loss spectroscopy. Zhan, W., Granerød, C. S., Venkatachalapathy, V., Johansen, K. M. H., Jensen, I. J. T., Kuznetsov, A. Y. & Prytz, Ø. Nanotechnology 28, 105703 (2017) DOI: 10.1088/1361-6528/aa5962. The article is not available in DUO due to publisher restrictions. The published version is available at: https://doi.org/10.1088/1361-6528/aa5962 |
Paper III: The temperature-dependency of the optical band gap of ZnO measured by electron energy-loss spectroscopy in a scanning transmission electron microscope. Granerød, C. S., Galeckas, A., Johansen, K. M., Vines, L. & Prytz, Ø. Journal of Applied Physics 123, 145111 (2018). DOI: 10.1063/1.5023316. The article is included in the thesis. Also available at https://doi.org/10.1063/1.5023316 |
Paper IV: Direct observation of conduction band plasmons and the related Burstein-Moss shift in highly doped semiconductors: A STEM-EELS study of Ga-doped ZnO. Granerød, C. S., Bilden, S., Aarholt, T., Yao, Y.-F., Yang, C. C., Look, D. C., Vines, L., Johansen, K. M. & Prytz, Ø. Physical Review B. 98 (11). DOI: 10.1103/PhysRevB.98.115301. Manuscript is included in the thesis. Published version is available at http://urn.nb.no/URN:NBN:no-67159 |
Paper V: Structural and optical properties of individual Zn2GeO4 particles embedded in ZnO. Granerød, Cecilie Skjold; Aarseth, Bjørn Lupton; Nguyen, Phuong Dan; Bazioti, Kalliopi; Azarov, Alexander; Svensson, Bengt Gunnar; Vines, Lasse & Prytz, Øystein (2019). Nanotechnology 30 (22). DOI: 10.1088/1361-6528/ab061c. Manuscript is included in the thesis. Published version is available at http://hdl.handle.net/10852/68367 |
Paper VI: Formation and optical properties of Ge nanoparticles in ZnO. Aarseth, B. B., Granerød, C. S., Galeckas, A., Azarov, A., Nguyen, P. D., Prytz, Ø., Svensson, B. G. & Vines, L. To be submitted to Nano Letters (2018). To be published. The paper is not available in DUO awaiting publishing. |
Paper VII (in appendix): Controlling luminescence and quenching mechanisms in subnanometer multilayer structure of europium titanium oxide thin films. Hansen, P.-A., Granerød, C. S., Prytz, Ø. & Nilsen, O. Submitted to Journal of Luminescence, 2019. The paper is not available in DUO awaiting publishing. |
Paper VIII (in appendix): Highly Correlated Hydride Ion Tracer Diffusion in SrTiO3–xHx Oxyhydrides. Liu, Xin; Bjørheim, Tor Svendsen; Vines, Lasse; Fjellvåg, Øystein; Granerød, Cecilie Skjold; Prytz, Øystein; Yamamoto, Takafumi; Kageyama, Hiroshi; Norby, Truls Eivind & Haugsrud, Reidar (2019). Journal of the American Chemical Society 141 (11) p. 4653-4659. DOI: 10.1021/jacs.8b12985. The article is not available in DUO due to publisher restrictions. The published version is available at: https://doi.org/10.1021/jacs.8b12985 |