Фоточувствительные структуры на основе наночастиц CdSe и углеродных нанотрубок, полученные методом Ленгмюра-Блоджетт тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Хассун Одай Али Хассун

• Хассун Одай Али Хассун
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Хассун Одай Али Хассун

Введение

Глава 1, Материалы и технологии получения слоев фотовольтаических устройств (обзор литературы)

1.1 Перспективные материалы фотовольтаики

1.1.1 Использование НЧ CdSe для создания проводящих слоев в устройствах фотовольтаики на подложках

1.1.2 Углеродные материалы для создания проводящих слоев в устройствах фотовольтаики на гибких подложках

1.2 Особенности дизайна фотовольтаических структур

1.3 Способы получения НЧ, возможности модификации и постсинтетической обработки

1.4 Характеристики солнечных элементов

1.5 Формирование монослоев смесей на поверхности воды на основе углеродных материалов (с целью создания проводящих слоев)

1.6 Технологии нанесения органических материалов

1.7 Выводы по обзору литературы и постановка задач исследования

Глава 2, Получение коллоидных растворов наночастиц CdSe

2.1 Получение, характеризация растворов НЧ СёБе в хлороформе

2.1.1 Исходные реагенты и методика синтеза НЧ методом PLAL

2.1.2 Характеризация наночастиц CdSe оптическими методами

2.2 Формирование ленгмюровских слоев НЧ СёБе на поверхности водной субфазы

2.2.1 Методика исследования монослоев ПАВ и НЧ

2.2.2 Результаты исследования монослоев НЧ CdSe

2.3 Получение и исследование многослойных пленок на твердых подложках

2.3.1 Методики нанесения слоев и исследования пленок на твердых подложках. Описание исследуемых образцов

2.3.2 Исследование пленок НЧ CdSe на подложках

Глава 3. Получение пленок углеродных нанотрубок методом Ленгмюра-Блоджетт

3.1 Материалы, методы получения и исследования пленок УНТ

3.2 Исследование влияния объема раствора УНТ на формирование плавающего слоя

3.3 Исследование влияния АК на формирования ленгмюровского слоя УНТ

3.4 Альтернативный способ одновременного формирования слоев УНТ и АК в одной рабочей зоне ванны с разделительной перегородкой

3.5 Морфология и проводящие свойства пленок УНТ

Получение и исследование фоточувствительных структур на основе наночастиц CdSe и УНТ

4.1 Описание исходных материалов и способа получения солнечных элементов на основе углеродных нанотрубок

4.1.1 Формирование фотоанода

4.1.2 Формирование противоэлектрода

4.1.3 Сборка фоточувствительной ячейки

4.2 Исследование полученных фоточувствительных элементов

4.3 Получение фоточувствительной структуры на основе Бь подложки

Основные выводы и результаты работы

Список использованных источников

Приложения

Приложение 1. Таблица для анализа данных и выбора сочетаний объема и степени сжатия для получения пленок УНТ с заданной проводимостью

Приложение 2. Акт об использовании результатов диссертационной работы

Приложение 3. Акт об использовании результатов диссертационной работы

Приложение 4. Патент на изобретение RU

СОКРАЩЕНИЯ (И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ)

CA карбоновая кислота

DCE дихлорэтан, dichloroethane

DSSC сенсибилизированный красителем солнечный элемент

DLS динамическое рассеяние света

DPA дифениламин

ETL слой электронной проводимости, electron transport layer

EDX энергодисперсионный рентгеновский анализ

FESEM полевая эмиссионная сканирующая электронная микроскопия

FF коэффициент заполнения, filling factor

FTO оксид олова, легированный фтором, fluorine-doped tin oxide

HTL слой дырочной проводимости, hole transport layer

ITO оксид индия-олова, indium-tin oxide

Jsc ток короткого замыкания

PLAL лазерная абляция в жидкости, pulsed laser ablation in liquid

Pmpp максимальная плотность мощности солнечного элемента.

Ps плотность мощности падающего света

PVC фотовольтаические ячейки (элементы), photovoltaic cells

Voc напряжение холостого хода

XRD рентгеновская дифракция, X-ray diffraction

АК арахиновая кислота

ВАХ вольтамперные характеристики

ДМФА диметилформамид

КПД коэффициент полезного действия

ЛБ Ленгмюра-Блоджетт (метод, технология, пленка, ванна)

ЛШ Ленгмюра-Шефера, Langmuir-Schaefer (техника переноса слоя)

НЧ наночастица

ПАВ поверхностно-активное вещество

ПЭ противоэлектрод

ПЭТФ полиэтилентретфталат

ПП производное порфирина

ПП3 5-(4-аминофенил) - 10,15,20-трис (4-гексадецилоксифенил)порфирин

ПП4 5-(пиридин-4-ил)-10,15,20-трис(4-гексадецилоксифенил)порфирин,

СЭМ сканирующая электронная микроскопия

УНТ углеродные нанотрубки; О - одностенные, М -многостенные

УФ ультрафиолетовая (область, диапазон, облучение)

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Фоточувствительные структуры на основе наночастиц CdSe и углеродных нанотрубок, полученные методом Ленгмюра-Блоджетт»

Актуальность

Развитие устройств оптоэлектроники, тенденция на снижение цены при одновременном улучшении их параметров стимулирует постоянный поиск новых материалов и более доступных технологических подходов. Ярким примером такого развития может служить эволюция фотовольтаических устройств (PVC, photovoltaic cells) [1].

Устройства последнего поколения характеризуются сниженными показателями затрат на производство благодаря упрощению технологии и разработке новых принципов формирования тонких пленок, новой архитектуры наноструктур (в частности переход на системы типа «неорганика в органике»), расширению номенклатуры нанообъектов, использованию органических материалов в качестве гибкой подложки и др.

В качестве компонентов таких систем и внимание исследователей все чаще стали привлекать углеродные материалы - графен и его производные, углеродные нанотрубки, наночастицы углерода и др. Слои нанотрубок и графена одновременно обладают высокой гибкостью при сохранении хороших проводящих свойств [2,3]. Имеются сведения о получении длинных (более сотни нанометров) единичных полосок графена [4], которые можно использовать в качестве проводящих дорожек в микро- и наночипах гибкой электроники. Несмотря на большие успехи в этой области, до сих пор остается актуальным упрощение и удешевление технологии получения сверхтонких слоев углеродных материалов, имеющих малое поглощение в видимой области, и высокие проводящие свойства.

Ключевыми элементами фоточувствительных элементов являются различные полупроводниковые квантовые точки и наночастицы (НЧ) оксидов металлов. По химическому составу и внутреннему строению используемые в таких структурах квантовые точки могут быть очень различными. Довольно часто, это - полупроводниковые НЧ состава AIIBVI, AIIIBV со структурой ядро без

оболочек, ядро / оболочка, ядро / оболочка_[ / оболочка_П (к примеру, CdSexS1-/ZnS), или наночастицы оксидов металлов (тиких, как TiO2, ZnO) [5]. Наночастицы TiO2, как правило, выступают в роли широкозонной неорганической матрицы с большой удельной поверхностью, в которой после отжига формируется достаточно много пор, заполняемых молекулами красителей [6].

Из большого числа красителей предпочтение отдается красителям с большим молярным коэффициентом поглощения. Типичным классическим примером является бипиридиновый комплекс рутения (N719) и производные порфирина [1,7-10]. Рутениевый комплекс - один из первых, кто был использован в роли сенсибилизатора наночастиц и в этом качестве был хорошо исследован. Несмотря на его высокую эффективность, в состав его молекулы входит атом металла платиновой группы - Ru, что делает его потенциально достаточно дорогим, и побуждает исследователей искать более дешевые альтернативы. В качестве такой альтернативы часто рассматриваются производные порфирина (1111). Они довольно широко распространены в природе. Примерами природных представителей 1111 могут служить хлорофилл и гемоглобин. Молекулы 1111 имеют уникальное строение - их основным элементом является центральный макроцикл, содержащий 18 п-сопряженных электронов, что обеспечивает дополнительную стабильность молекулы и высокую величину коэффициента молярного поглощения [11]. Благодаря этому 11 часто используют для повышения эффективности фотоэлектрического преобразования в солнечных ячейках на основе наночастиц, сенсибилизированных красителем (DSSC, Dye-Sensitized Solar Cells) [6].

При разработке технологии для работы с гибкими подложками основной акцент ставится на использование органических веществ и органико-неорганических нанокомпозитных систем. Включение в такие системы органических поверхностно-активных веществ (ПАВ) способствует стабилизации наночастиц и предотвращает их агрегацию. С другой стороны, амфи-фильные свойства ПАВ являются ключевым условием для применения их в

технологии Ленгмюра-Блоджетт (ЛБ1) - простого в технической реализации метода, позвляющего формировать единичные наноразмерные слои с контролируемым распределением нанообъектов и собирать многослойные структуры с уникальным составом каждого из слоев.

Подбор необходимых условий для их формирования является нетривиальным и зависит от очень многих факторов, в связи с чем актуальной задачей является исследование ленгмюровских слоев наночастиц и углеродных нанотрубок и разработка простого способа создания эффективных фоточувствительных структур на основе таких слоев.

Настоящая работа выполнена в соответствии с приоритетным направлением развития науки, технологий и техники в Российской Федерации -«Индустрия наносистем», критическая технология - «Технологии получения и обработки функциональных наноматериалов» и частично поддержана грантом РНФ №21-73-20057 «Разработка и исследование тонкопленочных материалов на основе производных порфирина push-pull типа и их гетероструктур с квантовыми точками для создания эффективных фотовольтаических устройств».

Объектом исследования являются процессы формирования ленгмюровских слоев наночастиц CdSe и углеродных нанотрубок на поверхности воды.

Предметом исследования являлись закономерности изменения механических параметров ленмюровских слоев наночастиц CdSe и углеродных нанотрубок на границе раздела фаз «газ-жидкость», а также структурных характеристик, электрофизических параметров и функциональных свойств пленок на твердых подложках при вариации их состава и условий получения.

В связи с этим целью работы является:

1 Наряду с термином «метод Ленгмюра-Блоджетт», в научной литературе приняты термины также «технология Ленгмюра-Блоджетт» или «Langmuir-Blodgett technologies». Похожий термин «Langmuir-Blodgett technique», как правило, относится к способу переноса ленгмюровского монослоя с поверхности воды на твердую подложку («LB» или «LS» - с горизонтальной или с вертикально ориентацией подложки при переносе, соответственно).

Разработка способа получения многослойных фоточувствительных структур на основе ленгмюровских слоев наночастиц CdSe и углеродных нанотрубок, сформированных на поверхности воды и нанесенных на поверхность твердотельных подложек методом Ленгмюра-Блоджетт.

Научная новизна работы

1. Разработана методика получения посредством лазерной абляции стабильной дисперсии наночастиц CdSe диаметром 1.9-2.1 нм в хлороформе, пригодной для использования при формировании ленгмюровских слоев на поверхности воды.

2. Предложен и апробирован оригинальный способ контроля степени сжатия и поверхностного давления в ленгмюровском слое углеродных нанотрубок, основанного на измерении поверхностного натяжения в слое индивидуального ПАВ, сформированном в части рабочей зоны ванны Ленгмюра одновремено со слоем индивидуальных углеродных нанотрубок в другой ее части, с сохранением индивидуального состава неамфифильного вещества.

3. Предложена гипотеза о влиянии арахиновой кислоты на структуру слоя углеродных нанотрубок, заключающемся в коагулирующем действии молекул арахиновой кислоты на углеродные нанотрубки и приводящим к уменьшению толщины их слоя, которое подтверждено методами сканирующей электронной микроскопии. Показно, что введение арахиновой кислоты приводит к повышению проводимости пленки углеродных нанотрубок на твердой подложке за счет уплотнения их упаковки.

4. Установлено, что наличие амфифильных заместителей в производных порфиринов, используемых в качестве сенсибилизирующих красителей способствует повышению напряжения холостого хода фоточувствительных структур на стеклянных подложках.

Практическая значимость

Разработанная методика синтеза наночастиц путем лазерной абляции в жидкости - хлороформе представляет собой простой одностадийный процесс,

который может встраиваться в имеющиеся технологические цепочки производства элементов микро- и наноэлектроники.

Предложенный в работе способ формирования пленок углеродных нанотрубок используется ООО «НПП «Волга» при получении тестовых структур с синтезируемыми квантовыми точками.

Разработан простой и экономичный способ получения многослойных фоточувствительных структур на стеклянных подложках с проводящим слоем оксида индия-олова и на подложках монокристаллического кремния, с применением метода Ленгмюра-Блоджетт, который может быть использован для создания приборов фотовольтаики, фоточувствительных приборов (фотодиодов, фотосопротивлений).

Получены и прошли успешную апробацию в качестве фоточувствительных элементов экспериментальные образцы, собранные на основе двух стеклянных пластин, противоэлектродом в которых является пленка, нанесенная на твердую подложку путем однократного переноса ленгмюровского слоя углеродных нанотрубок, с удельной поверхностной плотностью 1,2* 10-4 г/см2 и сопротивлением листа не более 105 Ом/и.

Личный вклад

Личный вклад диссертанта состоит в поиске и анализе литературных данных, разработке различных способов получения фоточувствительных структур, в том числе проведении исследований монослоев на поверхности воды и поиск оптимальных составов рабочих растворов для технологического процесса, получению и исследованию образцов методами SEM, FESEM и вольтамперных характеристик, обработке данных полученных по электрофизических свойствам нанообъектов в ленгмюровской пленке, анализе полученных результатов.

На защиту выносятся:

1. Лазерная абляция в среде хлороформа прессованного порошка селенида кадмия позволяет получить стабильную дисперсию наночастиц CdSe диаметром

1.9-2.1 нм без стабилизирующей оболочки поверхностно-активного вещества (п. 3.1 паспорта спецальности 2.6.6).

2. Добавление 20 об.% 0,001М раствора арахиновой кислоты в хлороформе к коллоидному раствору углеродных нанотрубок в хлороформе (Сунт = 1,2 г/л) позволяет контролировать степень сжатия ленгмюровского слоя углеродных нанотрубок при его формировании на водной поверхности и способствует повышению электрической проводимости пленки из УНТ за счет уплотнения их упаковки. (п. 3.3).

3. Разработан экономичный, основанный на методе Ленгмюра-Блоджетт, способ получения многослойных фоточувствительных элементов (с n ^ 1.3 мВт/см2), в которых противоэлектродом является пленка углеродных нанотрубок, а в качестве сенсибилизирующего красителя использованы производные порфирина с амифифльными заместителями (п. 3.9).

Апробация работы.

Основные результаты научных исследований докладывались и обсуждались на следующих международных и всероссийских научных конференциях: Всероссийской научной конференции c международным участием «Жидкие кристаллы и «умные» наноматериалы (XI Чистяковские чтения)» (Иваново, 20-21 мая 2025); XXVIII Всероссийской конференции молодых ученых-химиков (с международным участием) (Нижний Новгород, 1517 апреля 2025); XIV Международной научно-технической конференции микро-и нанотехнологии в электронике» (Нальчик, 3-7 июня 2024); III Всероссийской молодежной конференции «Перспективные материалы и высокоэффективные процессы обработки» (Саратов, 22-23 мая 2024); «Жидкие кристаллы и «умные» наноматериалы» (X Чистяковские чтения) (Иваново, 15-16 мая 2024); Всероссийской конференции «Поверхностные явления в дисперсных системах» (Москва, 2-6 октября 2023); XXXIV Симпозиуме «Современная Химическая Физика» (Туапсе, 16-25 сентября 2022); XVII Всероссийской конференции молодых ученых «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика» (Саратов, 13-15 сентября 2022); IX международной школе-конференции по

оптоэлектроника, фотонике, инженерному делу и наноструктурам (Санкт-Петербург, 24-27 мая 2022); XVI Всероссийской конференции молодых ученых «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика» (Саратов, 7-9 сентября 2021); VIII международной молодежной научной конференции «Наноматериалы и нанотехнологии: проблемы и перспективы» (Саратов, 5-7 ноября 2018); Международной ежегодной конференции Saratov Fall Meeting: Symposium Optics & Biophotonics 2017 (Саратов, 26-29 сентября 2017); Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием «Практическая биомеханика» (Саратов, 19-22 октября 2016); 1st International Conference on Advanced Energy Materials (Суррей, 12-14 сентября 2016).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 22 научная работа. Из них 4 статьи и 18 материалов конференций и тезисов, в том числе 3 статьи в рецензируемых научных изданиях и изданиях, входящих в международные наукометрические базы (Scopus, Web of Science), 1 статья в изданиях из списка ВАК РФ и международных периодических изданиях. Результаты работы защищены 1 патентом РФ.

Список работ, опубликованных автором по теме диссертации

а) в рецензируемых научных изданиях:

1. Formation of conductive layers based on carbon nanotubes by the Langmuir method / O.A.H. Hassoon, O.N. Salman, T.Ya. Karatyshova, A.J. Al-Alwani, M.V. Gavrikov, V.N. Mironyuk, A.M. Zakharevich, M.V. Pozharov, E.G. Glu-khovskoy // Journal of Advanced Materials and Technologies. - 2025. - Vol. 10.

№. 1. - P. 8-18. (список ВАК по специальности 2.6.6, К-2; RSCI; Chemical Abstract)

2. Production of photosensitive structures based on CdSe nanoparticles and carbon nanotubes by physical methods / O.A Hassoon, O.N. Salman, V.N. Mironyuk, M.V. Pozharov, T. Karatyshova, A.M. Zacharevich, E.G. Glukhovskoy // Modern Electronic Materials. 2025. - Vol. 11. №. - 1. - P. 3-11. (Белый список, У4; Scopus, Q4)

3. Study properties of monolayers with quantum dots of semiconductors

A2B6 and A3B5 / V.F. Kabanov, Y.E. Pereverzev, O.A.H. Hassoon, E.G. Glukhovskoy // Materials Today: Proceedings. 2018.- Vol. 5. - P. 13735-13738. (Scopus, Q3)

4. Protonation and aggregation of the A3B-type porphyrin in floating layers and thin films / V.N. Mironyuk, O.A. Hassoon, A.I. Smirnova, T.Ya. Karatyshova, A.J.K. Al-Alwani, N.V. Usol'tseva, E.G. Glukhovskoy // Supramolecular Materials. 2025. Vol. 4. 100104. (Web of Science Q1; Scopus)

б) патент:

Пат. RU 2844689. Российская Федерация. Способ формирования электропроводящей пленки на основе проводящих углеродных материалов / Глу-ховской Е.Г., Хассун О.А.Х., Миронюк В.Н., Каратышова Т.Я., Гавриков М.В., Салман О.Н.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО СГУ имени Н.Г. Чернышевского. - №2024138181, заявл. 18.12.2024, опубл. 05.08.2025, Бюл. № 22;. - 10 с.

в) в других изданиях и материалах конференций

1. Conductivity of structures containing СdSe layers produced by Langmuir-Blodgett method / O.A.H. Hassoon, O.N. Salman, V.N. Mironyuk, T.Y. Karatyshova, E.G Glukhovskoy // Жидкие кристаллы и «умные» наноматериалы (XI Чистяковские чтения): сборник тезисов докладов Всероссийской научной конференции c международным участием. Россия, Иваново, 20-21 мая 2025. -Иваново: Иван. гос. ун-т, 2025. - 74 с. - C. 44.; ISBN 978-5-7807-1492-7

2. Проводимость структур, содержащих слои квантовых точек и производных порфирина А3В-типа / О.А.Х. Хассун, В.Н. Миронюк, Т.Я. Каратышова, А.И. Смирнова, Н.В. Усольцева, Е.Г. Глуховской // Жидкие кристаллы и «умные» наноматериалы» (X Чистяковские чтения): тезисы докладов (г. Иваново, 15-16 мая 2024 года). - Иваново: Иван. гос. ун-т, 2024. - 85 с. - С. 60

3. Применение арахиновой кислоты при формировании проводящих монослоев углеродных нанотрубок методом Ленгмюра-Блоджетт / О.А.Х. Хассун, Г.В. Трушков, В.Н. Миронюк, М.В. Гавриков, А.И. Смирнова, Н.В. Усольцева, Е.Г. Глуховской // Всероссийская конференция «Поверхностные

явления в дисперсных системах» : тезисы докладов (г. Москва, 2-6 октября 2023 года). - Москва, 2023. - 270 с. - С. 164.

4. Формирование и исследование органических наноструктур для будущих инноваций / Т.Я. Каратышова, В.Н. Миронюк, О.А. Хассун, Е.Г. Глуховской // XIV Международная научно-техническая конференция микро- и нанотехнологии в электронике» (издательство Каб.-Балк. ун-т), Нальчик, 3-7 июня 2024 г. - 373 с.- С. 234-238

5. Технология получения перспективных тонких пленок на основе редокс-полимеров / Т.Я. Каратышова, В.Н. Миронюк, О.А. Хассун, Е.Г. Глуховской // III Всероссийская молодежная конференция «Перспективные материалы и высокоэффективные процессы обработки» г. Саратов: сб. материалов III Всерос. молодежной конференции. Саратов, 22-23 мая 2024 г. / под общ. ред. д-ра техн. наук, доцента А.А. Фомина. Саратов: Саратов. гос. техн. ун-т. - 2024. -384 с. - С. 113-115

6. Эффекты смешиваемости молекул порфирина и жидких кристаллов в монослое Ленгмюра на границе раздела воздух-вода / А.Ж. Аль-Алвани, В.Н. Миронюк, М.В. Гавриков, О.А. Хассун, Е.Г. Глуховской // Современная Химическая Физика: XXXIV Симпозиум. Сборник тезисов. - Туапсе: Изд-во "Доблесть", 16-25 сентября 2022 г. - 294 с. - С. 161

7. Использование технологии Ленгмюра-Блоджетт для получения проводящих пленок на основе углеродных материалов / В.Н. Миронюк, А.Ж.К. Аль-Альвани, М.В. Гавриков, О.А. Хассун, Е.Г. Глуховской // Современная Химическая Физика: XXXIV Симпозиум. Сборник тезисов. - Туапсе: Изд-во "Доблесть", 16-25 сентября 2022 г. - 294 с. - С. 183.

8. О методических основах исследования монослоев Ленгмюра: применение 3D методик для описания квази-2D объектов / Е.Г. Глуховской, А.Ж. Аль Алвани, В.Н. Миронюк, М.В. Гавриков, О.А. Хассун // Современная Химическая Физика: XXXIV Симпозиум. Сборник тезисов. - Туапсе: Изд-во "Доблесть", 16-25 сентября 2022 г. - 294 с. - С. 188

9. Влияние температуры субфазы на плавающие монослои на основе

смесей квантовых точек и жидких кристаллов / А.Ж.К. Аль Алвани, В.Н. Миронюк, О.А.Х. Хассун, Т.Я. Каратышова, М.В. Гавриков, Е.Г Глуховской. // «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»: тез. докл. XVII Всерос. Конф. молодых ученых. - Саратов: Изд-во "Техно-Декор", 2022. - 249 с. - С. 1314

10. Проводящие плёнки Ленгмюра-Блоджетт для микро- и наноэлектроники. 2. Пленки на основе углеродных материалов / Г.В. Трушков, М.В. Гавриков, О.А.Х Хассун, В.Н. Миронюк, А.Ж.К. Аль-Алвани, Т.Я. Каратышова, Е.Г. Глуховской // «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»: тез. докл. XVII Всерос. Конф. молодых ученых. - Саратов: Изд-во "Техно-Декор", 2022. - 249 с. - С. 54-55

11. Self-organization of quantum dots and porphyrin Langmuir monolayers on the surface of water subphase / A.J. Al-Alwani, V.N. Mironyuk, K.A. Polyakova, O.A. Hassoon, M.V. Gavrikov, E.G. Glukhovskoy // Book of abstracts. 9th International School and Conference on Optoelectronics, Photonics, Engineering and Nanostructures / May, 24-27, 2022. Saint-Petersburg, Russia - 736 p. - P. 647-648

12. Место технологии Ленгмюра-Блоджетт в наноархитектонике и «молекулярном зодчестве» / Е.Г. Глуховской, А.С. Колесникова, А.Ж. Аль-Алвани, О.А. Хассун, В.Н. Миронюк, М.В. Гавриков, М.В. Пожаров, Н.Н. Беглецова // Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика: тез. докл. XVI Всерос. конф. молодых ученых. - Саратов: Изд-во "Техно-Декор", 2021. -228 с. - С. 67-68

13. Формирование и изучение электрофизических свойств систем с пониженной размерностью из упорядоченных монослоев полупроводниковых квантовых точек / Н.Н. Беглецова, О.А. Хассун, В.П. Севостьянов, Е.Г. Глуховской // Наноматериалы и нанотехнологии: проблемы и перспективы: сб. материалов VIII Междунар. молодеж. науч. конф. Саратов, 5-7 ноября 2018 г. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2018. 478 с. ISBN 978-5-7433-3284-7. 478с. - С. 47-50.

14. Approbation of the method for obtaining a monolayer of graphene from

polycyclic aromatic hydrocarbons / O.A. Shinkarenko, O. Tsvetkova, A. Al-Alwani, M. Pozharov, N. Kuznetsov, O. Hassoon, A. Kolesnikova, E. Glukhovskoy // Saratov Fall Meeting: Symposium Optics & Biophotonics 2017, September 26-29.

15. Obtaining monolayer's quantum dots of A2B6 composition and their investigation by AFM STM methods / O.A.H. Hassoon, M.V. Gavrikov, O.Yu. Tsvetkova, A.S. Kolesnikova, A.J.K. Al-Alwani, E.G. Glukhovskoy // Saratov Fall Meeting: Symposium Optics & Biophotonics 2017, September 26-29.

16. Формирование и исследование гибридных структур на основе квантовых точек (Formation and investigation of hybrid structures on the basis of quantum points) / Н.О. Кузнецов, Н.Н. Беглецова, О.А. Шинкаренко, А.С. Чумаков, О.Ю. Цветкова, А.Ж.К. Аль-Алвани, О.А.Х. Хассун, Е.Г. Глуховской // Saratov Fall Meeting: Symposium Optics & Biophotonics 2017, September 26-29.

17. Механизмы проводимости в органической матрице с квантовыми точками / Я.Е. Переверзев, О.А.Х. Хассун, В.Ф. Кабанов // Практическая биомеханика. Всероссийская конференция молодых ученых с международным участием материалы докладов 19-22 октября 2016 г., г. Саратов, Россия, 136 с. -88-89 с.

18. The conduction mechanisms in the system of quantum dot in an organic / Y.E. Pereverzev, H.O.A. Hassoon, V.F. Kabanov, M.V. Pozharov, E.G. Glukhovskoy // AEM2016 - University of Surrey, 12-14 September 2016, Abstract Book - ANM-GM, 83 p. - P.38.

Объем и структуры работы

Диссертация представлена на 140 страницах машинописного текста, содержит 7 основных разделов, включая введение, 4 главы, заключение, список литературы (в который включены 119 источников). Так же работа содержит 59 рисунков и 10 таблиц, 4 приложения и список сокращений.

I лава 1. Материалы и технологии получения слоев фотовольтаических

устройств (обзор литературы)

Постепенное развитие планарной технологии шло по пути упрощения технологических приемов, как это уже отмечалось выше на примере эволюции устройств фотовольтаики и технологии их получения. Первое поколение фотовольтаических элементов было основано на технологиях кристаллического кремния (как монокристаллического, так и поликристаллического), а также на арсениде галлия (ваАз) (рисунок 1) [7,8,12].

Рисунок 1. - Хронология четырех поколений фотоэлектрических элементов с соответствующими материалами, составляющими каждое поколение [1]

Ключевым отличием второго поколения являлся переход на тонкопленочные солнечные элементы на основе аморфного кремния (a-Si) или микрокристаллического кремния (це-Si), на основе сплавов теллурида

кадмия/сульфида кадмия (CdTe/CdS), селенида меди, индия и галлия (copper indium gallium selenide, CIGS) и др. [13-15]. Третье поколение включало технологии, основанные на новых соединениях, в том числе нанокристаллические пленки, активные квантовые точки, тандемные или многослойные неорганические вещества на основе материалов типа AIIIBV, таких как GaAs/GaInP; к этому поколению относятся фотоэлементы на основе органических соединений (полимеров), фотоэлементы, сенсибилизированные красителем и т. п. Сейчас происходит активное развитие четвертого поколения. И по-прежнему продолжается поиск новых материалов и технологических подходов, которые позволят еще больше упростить процесс изготовления, сделать его доступнее и дешевле [7,12,16].

1.1 Перспективные материалы фотовольтаики

1.1.1 Использование НЧ CdSe для создания проводящих слоев в устройствах фотовольтаики на подложках

Для преобразования солнечной энергии используются различные материалы. Среди ключевых требований к ним - их широкая доступность, способность к вторичной переработке и эффективность конверсии солнечной энергии в электрическую. Одной из широко распространенных категорий таких материалов являются наночастицы различного состава. Часто в фотоэлементах используют типичные широко распространенные полупроводники (например, кремний), а также соединения состава AIIIBV и AIIBVI (GaAs, InP, CdTe, CdSe) [17-19].

Наночастицы представляют собой объекты размером от 1 до 100 нм, которые вызывают большой научный интерес многих исследователей из-за широкого спектра их применения в различных областях, таких как солнечные элементы, электроника, оптика и т. д. Характерной особенностью таких объектов является высокая доля поверхностных атомов, которые главным

образом определяют их свойства (структурные, термодинамические, электронные, оптические, проводящие, химические и каталитические, геометрические и др.) и области их применения [18,20].

Использование наночастиц имеет много особенностей. В первую очередь необходимо учитывать, что при уменьшении размеров НЧ меняются их термодинамические параметры, в частности температура плавления [21]. Это позволяет проводить сплавление слоев наночастиц при более низких температурах, чем для массивных объемных материалов [22]. Вместе с тем при термообработке могут наблюдаться и нежелательные эффекты, например, диффузионное загрязнение соседних наноразмерных слоев. Так в работе [23] при проведении сравнительного моделирования различных типов наночастиц, таких как СёБе, СёТе и др., была обнаружена высокая степень диффузии СёБе в слое СёТе в фотоэлементе, что в итоге сильно влияло на эффективность солнечных элементов.

Селенид кадмия (CdSe) представляет собой бинарное, преимущественно ионное соединение ковалентного характера. CdSe — полупроводник состава АПВУ1 с оптической шириной запрещенной зоны 1,85 эВ. Наночастицы CdSe вызвали большой интерес с стороны научного сообщества, занимающегося изучением электронных свойств квантовых точек и наночастиц, которые могут быть использованы в качестве биомаркеров и фотоэлементов в оптических системах высокого разрешения [24-26].

Спектр излучения НЧ СёБе сильно зависит от их размера. Для частиц размером < 2 нм характерно излучение в синей области спектра, в то время как для НЧ размером > 5 нм - в красной. Изменение цвета излучения в зависимости от размера происходит из-за удержания экситонов в пространстве квантовой точки, причем ширина запрещенной зоны увеличивается по мере уменьшения размера наночастиц [27]. Поскольку квантовое ограничение зависит от удерживающего объема, электронные свойства квантовых точек на основе СёБе можно регулировать, контролируя их размер. Такое поведение делает наночастицы CdSe особенно привлекательными для применения в

оптоэлектронных устройствах, включая светоизлучающие диоды и фотоэлектрические элементы [28].

Согласно [26], для наночастиц CdSe известны три различные структурные модификации. В кристаллическом состоянии при н.у. CdSe имеет две стабильные структуры - гексагональный вюрцит (w-CdSe) и кубический сфалерит (s-CdSe), но при высоких давлениях он также может существовать в структуре типа каменной соли.

Авторы работы [29] теоретически изучили электронную структуру частиц CdSe размером от 0,5 нм до 2 нм со структурами типа «каменная соль» и «вюрцит» и получили значения ширины запрещенной зоны (Egap) в диапазоне 1,7 - 3,7 эВ в зависимости от используемого приближения для обменно-корреляционного взаимодействия и размера частиц.

В работах [30,31] приводятся результаты расчета ширины запрещенной зоны для наночастиц CdSe размером 5-12 нм по методу Тауца на основе графической зависимости величины оптического поглощения фотона (ahv)2 от энергии падающего фотона hv для прямого оптического перехода между валентной зоной и зоной проводимости. Этот метод определения ширины запрещенной зоны в поликристаллических проводниках различного строения получил широкое распространение в настоящее время из-за большой доступности проведения спектрофотометрических измерений в УФ- и видимой области [32].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Хассун Одай Али Хассун, 2025 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Jayawardena, K.D.G.I. Inorganics-in-Organics: recent developments and outlook for 4G polymer solar cells / K.D.G.I. Jayawardena et al. // Nanoscale. - 2013.

- Vol. 5, № 18. - P. 8411-8427.

2. Kothandam, G. Recent Advances in Carbon-Based Electrodes for Energy Storage and Conversion / G. Kothandam et al. // Advanced Science. - 2023. - Vol. 10, № 18. - P. 2301045.

3. Cote, L.J. Langmuir-Blodgett Assembly of Graphite Oxide Single Layers/ L.J. Cote, F. Kim, J. Huang // J. Am. Chem. Soc. - 2009. - Vol. 131, № 3. - P. 10431049.

4. Povie, G. Synthesis of a carbon nanobelt / G. Povie et al. // Science. - 2017.

- Vol. 356, № 6334. - P. 172-175.

5. Sami, A.T. Ferroelectric Photodiode Based on BaTiO3 Nanorods Film / A.T. Sami, O.N. Salman, M.M. Ismail // J. Phys. Conf. Ser. - 2021. - Vol. 1795, № 1.

- P. 012047. DOI: 10.1088/1742-6596/1795/1/012047.

6. Krishna, J.V.S. Rationalization of excited state energy transfer in D-n-A porphyrin sensitizers enhancing efficiency in dye-sensitized solar cells / J. V. S. Krishna, S. Prasanthkumar, I. Dzeba, V. Challuri, W. Naim, F. Sauvage, et al. // Mater. Adv. - 2021. - Vol. 2, № 24. - P. 7922-7931.

7. Singh, B. P. Solar PV cell materials and technologies: Analyzing the recent developments / B. P. Singh, S. K. Goyal, P. Kumar // Materials Today: Proceedings. -2021. - Vol. 43, Part. 5. - P. 2843-2849. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.01.003.

8 Pastuszak, J. Photovoltaic Cell Generations and Current Research Directions for Their Development / J. Pastuszak, P. W^gierek // Materials. - 2022. -vol.15, issue. 16. - P.5542. DOI: 10.3390/ma15165542.

9. N719 Dye DSSC Dyes & Electrolytes, Materials. Ossila. [Электронный ресурс]. URL: https://www.ossila.com/products/n719-dye. - 2009. (дата обращения 11.032025).

10. 5,10,15,20-тетракис(пентафторфенил)-21Н,23Н-порфирин, 95%, Ac-

ros Organics, 100 мг // РЕАРУС , материалы для лаборатории. [Электронный ресурс]. URL: https://rearus.ru/index.php?route=product/product&product id=25544. -2016. (дата обращения 11.03.2025).

11. Березин Б.Д. Макроциклический эффект и структурная химия порфиринов. - Москва: Красанд, 2010. - 421 с.

12 Luceño-Sánchez, J.A. Materials for Photovoltaics: State of Art and Recent Developments / J.A. Luceño-Sánchez, A.M. Díez-Pascual, R. Peña Capilla // Int. J. Mol. Sci. - 2019. - Vol. 20, № 4. - P. 976.

13 Moon Md., M. A. Comparative Study of the Second Generation a-Si:H, CdTe, and CIGS Thin-Film Solar Cells / M. A. Moon Md., F. Rahman Md., J. Hossain, A. Md. Ismail // Advanced Materials Research. - 2019. - Vol. 1154. - P. 102 - 111. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.1154.102.

14 Efaz, E.T. A review of primary technologies of thin-film solar cells / E.T. Efaz et al. // Eng. Res. Express. - 2021. - Vol. 3, № 3. - P. 032001.

15 Dallaev, R. Overview of the Current State of Flexible Solar Panels and Photovoltaic Materials / R. Dallaev, T. Pisarenko, N. Papez, V. Holcman // Materials (Basel). - 2023. - Vol. 16, №17. - P. 5839. DOI: 10.3390/ma16175839.

16. Brown, G.F. Third generation photovoltaics / G.F. Brown, J. Wu // Laser & Photonics Reviews. - 2009. - vol.3. - P.394 - 405. DOI: 10.1002/lpor.200810039.

17. Green, M.A. Solar cell efficiency tables (version 49)/ M.A.Green et al. // Progress in Photovoltaics: Research and Applications. - 2017. - Vol. 25, № 1. - P. 313. DOI: 10.1002/pip.2855.

18. Singh, V. Applications of Nanoparticles in Various Fields / V. Singh, S. Singh, V. Chauhan, K. K. Vishnolia. By ed. Yadav D. et al. // IGI Global. - 2021. - P. 221 - 236. DOI: 10.4018/978-1-7998-6527-8.ch011.

19. Razika, T.-I. Nanomaterials in Solar Cells / T.-I. Razika, ed. Aliofkhazraei M., Makhlouf A. S. H. Cham: Springer International Publishing. - 2015. - P. 1 - 18.

20. Shah, A. Photovoltaic technology: The case for thin-film solar cells / A. Shah et al. // Science. - 1999. - Vol. 285, № 5428. - P. 692 - 698. DOI: 10.1126/science.285.5428.692.

21. Бандин, А. Е. Зависимость температуры плавления наночастиц от ее формы на примере наночастиц титана / А. Е. Бандин, С. А. Безносюк // Известия Алтайского государственного университета. - 2011, №. 3 - 2. - P. 127 - 130.

22. Стецюра, С.В. Создание ультратонкого источника примеси для снижения радиационных потерь фоточувствительных пленок CdS / С.В. Стецюра et al. // ЖТФ. - 2015. - Vol. 85, № 5. - P. 116 - 122.

23. Ibrahim, M. Comprehensive study on CdSe thin film as potential window layer on CdTe solar cell by SCAPD-1D / M. Ibrahim et al. // CL. - 2022. -Vol. 19, № 1. - P. 33-43. DOI: 10.15251/CL.2022.191.33.

24. Ratnesh, R.K. Synthesis and optical properties of core-multi-shell CdSe/CdS/ZnS quantum dots: Surface modifications / R.K. Ratnesh, M.S. Mehata // Optical Materials. - 2017. - Vol. 64, - P. 250 - 256.

25. Kawano, H. Effective work functions of the elements: Database, Most probable value, Previously recommended value, Polycrystalline thermionic contrast, Change at critical temperature, Anisotropic dependence sequence, Particle size dependence / Hiroyuki Kawano, Seiji Matsui, Hajime Kobayashi, Yongfa Zhu // Progress in Surface Science. - 2022. - Vol. 97. - P. 629 - 631. DOI: 10.1016/j .progsurf.2020.100583.

26. Zavodinsky, V. Total energy and electronic states of CdSe nanoparticles. / V. Zavodinsky, O. Gorkusha, A. Kuzmenko // Semiconductor Science and Information Devices. - 2022. -Vol. 4, № 1. - P. 1 - 7. DQI:10.30564/ssid.v4i1.4420.

27. Malik, M.A. 4.09 - Compound semiconductors: Chalcogenides, / M.A. Malik, ed. J. Reedijk, K. Poeppelmeier. // Reference Module in Chemistry, Molecular Sciences and Chemical Engineering. Comprehensive Inorganic Chemistry II (Second Edition). - 2013. - Vol. 4. - P. 177 - 210. DOI: 10.1016/B978-0-08-097774-4.00411-3.

28. Zholudov, Yu.T. Generation of fluorescent CdSe nanocrystals by short-pulse laser fragmentation / Yu.T. Zholudov et al. // J. Nanoparticle Res. - 2015. -Vol. 17, № 12. - P. 490.

29. Proshchenko, V. Spheres and cubes / V. Proshchenko, Y. Dahnovsky //

Physical Chemistry Chemical Physics. - 2014. - Vol. 16. - P. 7555 - 7561. D01:10.1039/C3CP55314K.

30. Manna, A. Effect of reducing agent in the formation of CdSe nanoparticles by chemical reduction route/ A. Manna, R. Bhattacharya, T.K. Das, S. Saha // Physica B: Condensed Matter. - 2011. - Vol. 406, Iss. 4. - P. 981-984. DOI: 10.1016/j.physb.2010.12.042.

31. Abd, A.N. Preparation of colloidal cadmium selenide nanoparticles by pulsed laser ablation in methanol and toluene / A.N. Abd, N.F. Habubi, R.A.Ismail // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. - 2014. - Vol. 25, № 7. -P. 3190-3194. DOI. 10.1007/s 10854-014-2002-3.

32. Liu, Y. Investigation of annealing-treatment on structural and optical properties of sol-gel-derived zinc oxide thin films / Y. Liu, Y. Zhang, D. Mo // Bulletin of Materials Science. - 2010 - Vol. 33. - P. 209 - 214. D0I:10.1007/s12034-010-0032-x.

33. Semaltianos, N.G. II-VI semiconductor nanoparticles synthesized by laser ablation / N.G.Semaltianos et.al. // Applied Physics A. - 2008. - Vol. 94. - P. 641 -647. DOI: 10.1007/s00339-008-4854-y.

34. International Roadmap for Devices and Systems (IRDSTM) Edition - IEEE IRDSTM [Электронный ресурс]. URL: https://irds.ieee.org/editions/2017. - 2017. (дата обращения: 13.03.2025)

35. Venkataraman, A. Carbon Nanotube Assembly and Integration for Applications. / A. Venkataraman, E.V. Amadi, Y. Chen, et al. // Nanoscale Res Lett. -2019. - Vol. 14, № 220. D0I:10.1186/s11671-019-3046-3.

36. Kabir, F. Effect of MWCNT's concentration in Ti02 based DSSC and degradation study of the cell / F. Kabir, S. N. Sakib, and S. S. Uddin. Journal of Renewable and Sustainable Energy. - 2019. - Vol. 11, № 2. - P. 1 - 7. DOI: 10.1063/1.5055725.

37. Kolahdouz, M. Carbon-Related Materials: Graphene and Carbon Nanotubes in Semiconductor Applications and Design: 8 / M. Kolahdouz et al. // Micromachines. Multidisciplinary Digital Publishing Institute. - 2022. - Vol. 13, № 8.

- P. 1257.

38. K^dzierski, K. Preparation and studies of transparent conductive monolayers of multiwall carbon nanotubes on quartz and flexible polymer with the use of modified Langmuir technique / K. K^dzierski et al. // Prog. Org. Coat. - 2015. -Vol. 86. - P. 86 - 95.

39. Wieland, L. Carbon Nanotubes for Photovoltaics: From Lab to Industry / L. Wieland, H. Li, C. Rust, J. Chen, B. S. Flavel // Adv. Energy Mater. - 2021. -Vol. 11. - 2002880. D01.org/10.1002/aenm.202002880.

40. Lee, E.K. Robust Organic Electronics: Approaches and Applications / E. K. Lee, M. Y. Lee, C. H. Park, H. R. Lee, Prof. J. H. Oh // Adv. Mater. - 2017. - Vol.

29, № 44. - 1703638 (1-29). DOI: 10.1002/adma.201703638.

41. Li, D. Printable Transparent Conductive Films for Flexible Electronics / Dongdong Li, Wenyong Lai, Yizhou Zhang, Wei Huang // Adv. Mater. - 2018. - Vol.

30, № 10. - 1704738. DOI: 10.1002/adma.201704738.

42. Zhao, X. High-Performance Full-Photolithographic Top-Contact Conformable Organic Transistors for Soft Electronics / Xiaoli Zhao, Shuya Wang, Yanping Ni, Yanhong Tong, Qingxin Tang, Yichun Liu // Adv. Sci. -2021. - Vol. 8, № 9. - 2004050 (1-10). DOI: 10.1002/advs.202004050.

43. Kayser, L. V. Stretchable conductive polymers and composites based on PEDOT and PEDOT:PSS / Laure V Kayser, Darren J Lipomi // Advanced Materials.

- 2019. - Vol. 31, № 10. - 1806133. DOI: 10.1002/adma.201806133.

44. Marquez, A.V. Organic Electrochemical Transistors (OECTs) Toward Flexible and Wearable Bioelectronics / A.V. Marquez, N. McEvoy, A. Pakdel // Molecules. - 2020. - Vol. 25, № 22. - P. 5288. DOI: 10.3390/molecules25225288.

45. Someya, T. The rise of plastic bioelectronics / T. Someya, Z. Bao, G.G. Malliaras // Nature. - 2016. - Vol. 540, № 7633. - P. 379 - 385.

46. Zeglio, E. Conjugated Polymers for Assessing and Controlling Biological Functions / Erica Zeglio, Alexandra L Rutz, Thomas E Winkler, George G Malliaras, Anna Herland // Adv. Mater. - 2019. - Vol. 31, №. 22. - P. e1806712. DOI: 10.1002/ adma.201806712.

47. Liu, D. Organic light-emitting diodes with carbon nanotube cathode-organic interface layer / Deang Liu, Michael Fina, Jinghua Guo, Xiaobo Chen, Gao Liu, Stephen G. Johnson, Samuel S. Mao // Applied Physics Letters. - 2009. - Vol. 94, № 1. - 013110-013110-3. DOI: 10.1063/1.3049605.

48. Zou, J. Carbon Nanotube Driver Circuit for 6 x 6 Organic Light Emitting Diode Display / J. Zou, K. Zhang, J. Li et al. // Sci. Rep. - 2015. - Vol. 5, №. 11755. DOI: 10.1038/srep11755.

49. Bansal, Malti, Carbon Nanotube-Based Organic Light Emitting Diodes / Malti Bansal, Srivastava Ritu, Lal C., Kamalasanan M. N., and Tanwar L. S. // Nanoscale. - 2009. - Vol. 1, №. 3. - P: 317 - 30. DOI:10.1039/B9NR00179D.

50. Yokoyama, Meiso. Field Emission Organic Light Emitting Diode. In Organic Light Emitting Devices / Meiso. Yokoyama, edited by Jai Singh. Rijeka: // IntechOpen. - 2012. - Chap. 2. - P: 1 - 22. DOI:10.5772/52487.

51. Jang, W. Strong Dark Current Suppression in Flexible Organic Photodetectors by Carbon Nanotube Transparent Electrodes / Woongsik Jang, Byung Gi Kim, Seungju Seo, Ahmed Shawky, Min Soo Kim, Kyusun Kim, Bj0rn Mikladal, Esko I. Kauppinen, Shigeo Maruyama, Il Jeon, Dong Hwan Wang // Nano Today -2021. - Vol. 37. - 101081. DOI: 10.1016/j.nantod.2021.101081.

52. An, Tao Fabrication of Carbon Nanotube-Threephase Organic Photodetectors with High Responsivity and Wide Spectrum and the Underlying Mechanisms / Tao An, and Liu. Dan // Current Applied Physics. -2019. - Vol. 19, № 4. - P. 528-535. DOI: 10.1016/j.cap.2019.02.009.

53. Cao, Yu. Review of Electronics Based on Single-Walled Carbon Nanotubes / Yu Cao, Sen Cong, Xuan Cao, Fanqi Wu, Qingzhou Liu, Moh. R. Amer & Chongwu Zhou // Springer, Cham. - 2019. - P. 189 - 224. DOI: 10.1007/978-3-030-12700-8 7.

54. Huang, Qi Ambipolarity Suppression of Carbon Nanotube Thin Film Transistors / Qi Huang, Fang Liu, JiZhao, Jiye Xia, and Xuelei Liang // Carbon. - 2020 - Vol. 157 - P. 358-63. DOI: 10.1016/j.carbon.2019.10.025.

55. Zeng, Fan-Guang. The Fabrication and Operation of Fully Printed Carbon Nanotube Field Emission Displays / Fan-Guang Zeng, Chang-Chun Zhu, Weihua Liu,

and Xinghui Liu // Microelectronics Journal - 2006. - Vol. 37, № 6. - P. 495 - 499. DOI: 10.1016/j.mejo.2005.09.001.

56. Almeida Barcelos, Karina de. Recent Advances in the Applications of CNT-Based Nanomaterials in Pharmaceutical Nanotechnology and Biomedical Engineering / Karina de Almeida Barcelos, Jivesh Garg, Daniel Cristian Ferreira Soares, André Luis Branco de Barros, Yuming Zhao, Laleh Alisaraie // J. Drug Delivery Sci. Technol. - 2023 - Vol. 87. - 104834. DOI: 10.1016/j.jddst.2023.104834.

57. Saito, Naoto. Safe Clinical Use of Carbon Nanotubes as Innovative Biomaterials / Naoto Saito, Hisao Haniu, Yuki Usui, Kaoru Aoki, Kazuo Hara, Seiji Takanashi, Masayuki Shimizu, et al. // Chem. Reviews. - 2014. - Vol. 114, № 11. -P. 6040-79. DOI: 10.1021/cr400341h.

58. Sun X. 3D carbon nanotube network based on a hierarchical structure grown on carbon paper backing / X. Sun, R. Li, B. Stansfield, J. P. Dodelet, and S. Désilets // Chem. Phys. Lett. -2004. - Vol. 394, № 4. - P. 266 - 270.

59. Lu R. T. High Photoresponse in Hybrid Graphene-Carbon Nanotube Infrared Detectors / R.T. Lu, C.C Hristianson, B. Weintrub, J. Z. Wu // ACS Appl. Mater. Interfaces. - 2013. - Vol. 5, № 22. - P. 11703 - 11707.

60. Lu, R. T. Extraordinary photocurrent harvesting at type-II heterojunction interfaces: toward high detectivity carbon nanotube infrared detectors / R. T. Lu, C. Chcristianson, A.Kirkeminde, S. Q. Ren, J. Z. Wu // Nano Lett. - 2012. - Vol. 12, № 12. - P. 6244 - 6249.

61. Itkis, M.E. Bolometric infrared photoresponse of suspended single-walled carbon nanotube films / M.E. Itkis et al. // Science. - 2006. - Vol. 312, № 5772. -P. 413 - 416.

62. Alamry, A. Carbon nanotube characteristics and enhancement effects on the mechanical features of polymer-based materials and structures - A review / Ali Alamry, Koloor Seyed Saeid Rahimian, Alshehri Abdullah H., Arockiarajan A. // Journal of Materials Research and Technology. - 2023. - Vol. 24. - P. 6495-6521 DOI: 10.1016/j.jmrt.2023.04.072.

63. Kçdzierski, K. Conductive and transparent films of oriented multi-walled

carbon nanotubes by Langmuir-Schaefer method / K. Kçdzierski, K. Rytel, L. Majchrzycki, D. Wrobel // Thin Solid Films. - 2015. - Vol. 589. - P. 701 - 706. DOI: 10.1016/j.tsf.2015.06.050.

64. Garrett, M. Effect of purity on the electro-optical properties of single wall nanotube-based transparent conductive electrodes / M. Garrett, et al. // Carbon. 2013. Vol. 64. P. 1 - 5. DOI: org/10.1016/j.carbon.2013.04.037.

65. Paul, S. Preparation and characterization of highly conductive transparent films with single-walled carbon nanotubes for flexible display applications / S. Paul, D.-W. Kim // Carbon. - 2009. - Vol. 47, № 10. - P. 2436-2441. DOI: 10.1016/j.carbon. 2009.04.045.

66. Andrews, R. Multiwall Carbon Nanotubes: Synthesis and Application / R. Andrews et al. // Acc. Chem. Res. - 2002. - Vol. 35, № 12. - P. 1008 - 1017. DOI: 10.1021/ ar010151m.

67. Miura, Y.F. Methodology for fabricating LB films of fullerene / Y.F. Miura, et al. // Colloids Surf. Physicochem. Eng. Asp. 2006. - Vol. 284 - 285. - P. 93 - 96.

68. Huang, K.-C. A high performance dye-sensitized solar cell with a novel nanocomposite film of PtNP/MWCNT on the counter electrode / K.-C. Huang, et al. // J. Mater. Chem. - 2010. - Vol. 20, № 20. - P. 4067.

69. Nerath, G. Using Carbon Nanotubes to Improve Enzyme Activity and Electroactivity of Fatty Acid Langmuir-Blodgett Film-Incorporated Galactose Oxidase for Sensing and Energy Storage Applications / Gabriel Nerath, Danilo A. Oliveira, José R. Siqueira Jr, Luciano Caseli // ACS Appl. Materials & Interfaces -2025. - Vol. 17, Iss. 9. - P. 13018 - 13028. DOI: 10.1021/acsami.3c18824.

70. S. Saravanan Efficiency improvement in dye sensitized solar cells by the plasmonic effect of green synthesized silver nanoparticles / S. Saravanan, R. Kato, M. Balamurugan, S. Kaushik, T. Soga // Journal of Science: Advanced Materials and Devices. - 2017. - Vol. 2, Iss. 4. - P. 418 - 424.

71. Lin, L.-Y. Dye-Sensitized Solar Cells. Encyclopedia of Modern Optics./ Lu-Yin Lin, Kuo-Chuan HoKuo-Chuan Ho. - Taipei: Taiwan - 2018. - Vol. 1-5. -

P. 270 - 281. DOI: 10.1016/B978-0-12-803581-8.09545-X.

72. Millington, K.R. Photoelectrochemical cells. Dye-Sensitized Cells. / K.R.Millington, Editor: Jürgen Garche // Encyclopedia of Electrochemical Power Sources - Amestrdam: UK. Elsevier. - 2009. - P. 10 - 21, D0I:10.1016/B978-044452745-5.00317-8.

73. Lee, Geon Hyeong Theoretical Study of Novel Porphyrin-Based Dye for Efficient Dye-Sensitized Solar Cell / Geon Hyeong Lee, and Sik Kim Young. // Molecular Crystals and Liquid Crystals. - 2017. - Vol. 645, № 1. - P.168 - 74. D0I:10.1080/15421406.2016.1277636.

74. Ghann, William Electrochemical and Photovoltaic Properties of Porphyrin-Based Dye Sensitized Solar Cell / William Ghann, Tulio Chavez-Gil, Carentxa Goede, Hyeong-Gon Kang, Shamsuddin Khan, Hany Sobhi, Fred Nesbitt, Jamal. Uddin. // Photophysical, Advances in Materials Physics and Chemistry. - 2017. - Vol. 07. -P.148 - 172. DOI: 10.4236/ampc.2017.75013 .

75. Wu, Pard Electrolytes in Dye-Sensitized Solar Cells / Pard Wu, Lan Zhang, Lin Jianming, Huang Miaoliang, Huang Yunfang, Fan Le-Qing, and Luo. Genggeng // Chemical Reviews. - 2015. - Vol.115. D0I:10.1021/cr400675m.

76. Belessiotis, George V. Universal electrolyte for DSSC operation under both simulated solar and indoor fluorescent lighting / George V. Belessiotis, Antoniadou Maria, Ibrahim Islam, Karagianni Chaido S., and Falaras. Polycarpos // Materials Chemistry and Physics. - 2022. - Vol. 277. D0I:10.1016/j.matchemphys.2021. 125543.

77. Shahzad, N. Counter Electrode Materials Based on Carbon Nanotubes for Dye-Sensitized Solar Cells / Nadia Shahzad, Lutfullah, Tahira Perveen, Diego Pugliese, Sirajul Haq, Nusrat Fatima, Syed Muhammad Salman, Alberto Tagliaferro, and Muhammad Imran Shahzad // Renewable and Sustainable Energy Reviews - 2022. - Vol. 159. https://D0I.org/10.1016/j.rser.2022.112196.

78. Глуховской, Е. Г. Нанотехнологии на границах раздела / Е. Г. Глуховской, Р. К. Чернова, Н. Н. Беглецова, О. А. Шинкаренко, Е. И. Селифонова, О. Ю. Цветкова, Е. В. Глуховская. Саратов: Саратовский Источник.

- 2017. - № 3. - P. 105

79. Kaialy, W. Recent advances in the engineering of nanosized active pharmaceuticalingredients: Promises and challenges / W. Kaialy, M. Al Shafiee // Advances in Colloid and Interface Science. - 2016. - Vol. 228. - P. 71 - 91.

80. Russo, E. R. Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (Second Edition), Chapter 3 - Laser ablation / Richard E. Russo, X.L. Mao, J. Yoo, J.J. Gonzalez Amsterdam: Elsevier - 2007. -P. 41 - 70. DOI: 10.1016/B978-0-12-818829-3.00003-

4.

81. George C. LASER ABLATION / C. George [Электронный ресурс]. URL: https://apellaser.ro/en/laser-ablation // APEL LASER; 2023. (дата обращения 06.08.2024).

82. Liu Y. Studying Morphology Formation and Charge Separation in Organic Solar Cells / Y.Liu. - Linkoping: Linkoping University Electronic Press - 2021. - Vol. 2178.

83. Troshin, P.A. Organic solar cells: Structure, materials, critical characteristics, and outlook / P.A.Troshin, R.N.Lyubovskaya, V.F. Razumov // Nanotechnol Russia - 2008. - Vol. 3. - P. 242-271. DOI: 10.1134/S1995078008050029.

84. Stankovic, N.K. Self-assembly of carbon based nanoparticles films by Langmuir-Blodgett method / N.K. Stankovic, B. Todorovic-Markovic, Z.M. Markovic // Journal of the Serbian Chemical Society. - 2020. - Vol. 85, № 9. - P. 1095 - 1127. DOI: 10.2298/JSC191225008S

85. Kim, Y. Homogeneous and structurally controlled thin films of single-wall carbon nanotubes by the Langmuir-Blodgett technique / Y. Kim, N. Minami, W. Zhu,

5. Kazaoui, R. Azumi, and M. Matsumoto // Synthetic Metals, Article. - 2003. - Vol. 135. - P. 747-748. DOI: 10.1016/S0379-6779(02)00830-5.

86. Ariga, K. What can be done with the Langmuir-Blodgett method? Recent developments and its critical role in materials science / K. Ariga, Y. Yamauchi, T. Mori, J.P. Hill // Advanced Materials. - 2013. - Vol. 25. - P. 6477 - 6512. DOI:10.1002/adma.201302283.

87. Adamson, A.W. Physical chemistry of surfaces. 6th Edition / A.W. Adamson, A.P. Gast: New York / Chichester / Weinheim / Brisbane / Singapore / Toronto: John Wiley & Sons, Inc.; 1997. - 808 p.

88. Gorbachev I.A., Shtykov S.N., Brezesinski G., Glukhovskoy E.G. Studying of quantum dots Langmuir monolayers stability at the different subphase temperature. BioNanoScience. - 2017. - Vol.7. - P. 686-691. D0I:10.1007/s12668-017-0404-4.

89. Chumakov, A. The Formation of quantum dots - liquid crystal monolayers by Langmuir-Blodgett method / A. Chumakov et al. // Journal of Physics: Conference Series. -2017. - Vol. 917, № 9. D01:10.1088/1742-6596/917/9/092002.

90. Gorbachev, I.A. Investigation of multilayers structures based on the Langmuir-Blodgett films of CdSe/ZnS quantum dots / I.A. Gorbachev, I.Y. Goryacheva, E.G. Glukhovskoy // BioNanoSci. - 2016. - Vol. 6, № 2. - P. 153 - 156. D0I:10.1007/s 12668-016-0194-0.

91. Al-Alwani, A.J. Influence of capping ligands on the assembly of quantum dots and their properties / A.J. Al-Alwani et al. // Materials Science and Technology. - 2019. - Vol. 35, № 9. - P. 1053 - 1060. D0I:10.1080/02670836.2019.1612141.

92. Sandhir, R. Potential benefits of phytochemicals from Azadirachta indica against neurological disorders, / Rajat Sandhir, Mehak Khurana, Nitin Kumar Singhal, // Neurochemistry International. - 2021. - Vol. 146. D0I:10.1016/j.neuint.2021.105023.

93. Arachidic Acid, 98%, Thermo Scientific Chemicals. [Электронный ресурс]. URL: https://www.thermofisher.in/chemicals/shop/products/arachidic-acid-98-thermo-scientific/ALF-A19616-06. - 2015. (дата обращения 22.04.2024)

94. Chumakov, A. S. The formation of arachidic acid Langmuir monolayers on the NiCl2 solution / Aleksey S. Chumakov, A. J. Al Alwani, A. Ermakov, 0.A. Shinkarenko, Nadejda Begletsova, E. G. Glukhovskoy, and Svetlana Santer. // J. Phys. Conf. Ser. - 2018. - Vol. 1124. - P. 081009. D0I:10.1088/1742-6596/1124/8/081009.

95. Butt, M.A. Thin-Film Coating Methods: A Successful Marriage of High-Quality and Cost-Effectiveness—A Brief Exploration: 8 / M.A. Butt // Coatings. Multidisciplinary Digital Publishing Institute. - 2022. - Vol. 12, № 8. - P. 1115.

D01:10.3390/coatings12081115.

96. Thin Film Processing Method - Part 1 [Электронный ресурс]. URL: https://dracula-technologies.com/thin-film-processing-method-1/ - 2020. (дата обращения 13.03.2025).

97. Oliveira, O.N. The Past and the Future of Langmuir and Langmuir-Blodgett Films / O.N.Oliveira, L.Caseli, K.Ariga // Chem. Rev. - 2022. - Vol. 122, № 6. - P. 6459 - 6513.

98. Aoki, P.H.B. Molecularly designed layer-by-layer (LbL) films to detect catechol using information visualization methods / P.H.B. Aoki et al. // Langmuir ACS J. Surf. Colloids. - 2013. -Vol. 29, № 24. - P. 7542 - 7550.

99. Petty, M.C. Langmuir-Blodgett films: an introduction/ M.C. Petty -Cambridge; New York: Cambridge University Press - 1996. - 262 p.

100. Transmittance to Absorbance Table [Electronic resource]. URL: https://www.sigmaaldrich.com/RU/en/technical-documents/technical-article/analyt-ical-chemistry/photometry-and-reflectometry/transmittance-to-absorbance?srsltid=A fmBOooW7 vwm4YEPN7qoFTjDcEz4N5VGW1 Ad8ltc--ZGNKXvxT4ME. (дата обращения: 13.03.2025).

101. Talapin, D.V. Highly Luminescent Monodisperse CdSe and CdSe/ZnS Nanocrystals Synthesized in a Hexadecylamine-Trioctylphosphine Oxide-Trioctylphospine Mixture / Dmitri V Talapin, Andrey L Rogach, Andreas Kornowski, Markus Haase, Horst Weller // Nano Lett. 2001. Vol. 1, № 4. P. 207-211. DOI: 10.1021/nl0155126.

102. Yu, W.W. Experimental Determination of the Extinction Coefficient of CdTe, CdSe, and CdS Nanocrystals / W. William Yu, Lianhua Qu, WenzhuoGuo, Xiaogang Peng // Chem. Mater. - 2003. - Vol. 15. - P. 2854 - 2860.

103. Scholes, G.D. Excitons in nanoscale systems / G.D. Scholes, G. Rumbles // Nature Mater. - 2006. - Vol. 5, № 9. - P. 683 - 696. DQI:10.1038/nmat1710 .

104. Ishikawa, T. Maze Pattern at Nanometer-Scale in a Mixed Langmuir Monolayer of Fatty Acids / Takamasa Ishikawa, Mika Noguchi, Kosuke Kato, et al. // Bulletin of the Chemical Society of Japan. 2021. Vol. 94, № 12. P. 2967-2969. DOI:

10.1246/bcsj.20210335 .

105. ITO Non-Patterned 15Q - Luminescence Technology Corp. [Электронный ресурс]. URL: https://lumtec.com.tw/products-view.php?ID=15. - 2009 (дата обращения 21.03.2025)

106. Patrycja, M. How to correctly determine the band gap energy of modified semiconductor photocatalysts based on UV-Vis spectra / Makula Patrycja, Michal Pacia, and Wojciech Macyk // J. Phys. Chem. Lett. - 2018. - Vol. 9, № 23. - P.6814 -6817.

107. Khalid, A. H. The effect of different multiwall carbon nanotubes concentration on morphology, optical, and electrical properties used as flexible anode. / Abeer H. Khalid, Mudar Ahmed Abdulsattar, Zainab T. Hussain, Ashwaq A. Jabor. // Journal of Physics Conference Series. - 2020. Vol.1660, № 1.:12054. D0I:10.1088/1742-6596/1660/1/012054.

108. Jeong, M.S. Purity measurement of single-walled carbon nanotubes by UV-Vis-NIR absorption spectroscopy and thermogravimetric analysis / Jeong M.S. et al. // NANO. - 2008. -Vol. - 03, № 02. - P. 101 - 108.

109. Lakshmi, A. Microwave Synthesis and Characterization of Multiwalled Carbon Nanotubes (MWCNT) and Metal Oxide Doped MWCNT / A. Lakshmi, D. Lydia Gracelin, M Vigneshwari // J. Nanosci. Technol. - 2015. Vol. 1. P. 19 - 22.

110. Ter Minassian-Saraga, L. Thin films including layers: terminology in relation to their preparation and characterization (IUPAC Recommendations 1994) / Lisbeth Ter Minassian-Saraga, M. Adler, A. Barraud, N. V. Churaev, D. F. Eaton, H. Kuhn, M. Misono, D. Platikanov, J. Ralston, A. Silberberg, B. Vincent and J. N. Zemel // Pure and Applied Chemistry. De Gruyter. -1994. -Vol. 66, № 8. -P. 1667 - 1738.

111. Jung, Y. Fabrication and Applications of Carbon Nanotube Fibers / Y. Jung, H. Choo, Y. Jeong, B.-Ch. Ku, et al. // Carbon letters. - 2012. - Vol. 13, № 4. P. 191204.

112. Родионов, В. В. Обзор применений углеродных нанотрубок в полимерных композиционных материалах / В. В. Родионов, А. М. Мякишев // Современные материалы, техника и технологии. - 2019. -№6. - С (27). URL:

https://cyberleninka.ru/article/n/obzor-primeneniy-uglerodnyh-nanotrubok-v-polimer nyh-kompozitsionnyh-materialah. (дата обращения: 18.05.2025).

113. Performance evaluation of a micro screen printing installation [Electronic resource]. URL: https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1097159/FULLTEXT 01.pdf. (дата обращения: 13.03.2025).

114. Mesh Counts | Flat Fox screenprinting supply shop [Электронный ресурс]. URL: https://www.flatfox.co.uk/mesh-counts. (дата обращения 11.03.2025).

115. Chou, Chuen-Shii. The effect of SWCNT with the functional group deposited on the counter electrode on the dye-sensitized solar cell / Chuen-Shii Chou; Che-I Huang; Ru-Yuan Yang; Chun-Po Wang // Advanced Powder Technology. -2010. - Vol.21, № 5. - P.542 - 550. DOI: 10.1016/j.apt.2010.02.008.

116. Kim, S. Photovoltaic Characteristics of Multiwalled Carbon Nanotube Counter-Electrode Materials for Dye-Sensitized Solar Cells Produced by Chemical Treatment and Addition of Dispersant / S. Kim, O. Dovjuu, S.-H. Choi, H. Jeong and Ji-Tae Park // Coatings. - 2019, - Vol.9, № 4. - p: 250. DOI: /10.3390/coatings 9040250.

117. Kaniyoor A. Enhanced efficiency in dye sensitized solar cells with nanostructured Pt decorated multiwalled carbon nanotube based counter electrode / A. Kaniyoor, S. Ramaprabhu // Electrochimica Acta - 2012. - Т. 72 - С.199 - 206.

118. Al-Alwani, A.J.K. Studying of surfactant excess separation from nonaqueous quantum dots solution on its monolayer formation process / A.J.K. Al-Alwani, K.I. Kosolapova, A.S. Chumakov, V.O. Lukyanova, I.A. Gorbachev, A.V. Kazak, A.I. Smirnova, S.N. Shtykov, N.V. Usol'tseva, E.G. Glukhovskoy // BioNanoSci. - 2018.

- Vol. 8, № 4. - P. 1081 - 1086.

119. Kurnyshev, B.S. Nanoparticle dynamics / B.S. Kurnyshev // Vestnik IGEU

- 2015. - С.44 - 54.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Таблица для анализа данных и выбора сочетаний объема и степени сжатия для получения пленок УНТ с заданной проводимостью

Приложение 2. Акт об использовании результатов диссертационной

работы

Результаты диссертационной работы Хассуна Одая Али Хассуна «Фоточувствительные структуры на основе наночастиц CdSe и углеродных нанотрубок, полученные методом Ленгмюра-Блоджетт» используются при проведении лабораторных занятий по следующим учебным курсам, реализуемым на кафедре материаловедения, технологии и управления качеством Института физики ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского»:

«Основы молекулярной технологии» (направление подготовки бакалавров 22.03.01 Материаловедение и технологии материалов);

«Органические материалы и композиты на их основе» (направление подготовки 22.04.01 Материаловедение и технологии материалов. Профиль подготовки «Менеджмент высокотехнологичного инновационного производства»).

Заведующий кафедрой материаловедения, технологии и управления качеством Института физики ФГБОУ ВО «СГУ им. Н.Г. Чернышевского»

профессор, д.ф.-м.н. ~ 1иг С.Б.

УТВЕРЖДАЮ

Директор Института физики

ФГБОУ ВО «СГУ имени Н.Г. Чернышевского»,

АКТ

использования результатов диссертационной работы Хассуна Одая Али Хассуна

Приложение 3. Акт об использовании результатов диссертационной

работы

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ

«НПП Волга»

410033, Саратов. Пр. 50 лет Октября, 101. E-mail: [e-mail] ИНН/КПП 6453157138/645301001. тел. [phone]

№ й/тъ -S.OG.2Q2f

о внедрении (использовании) результатов диссертационной работы соискателя ФГБОУ ВО «СГУ имени Н. Г. Чернышевского» Хассуна Одая Али Хассуна

Настоящий акт составлен в том, что способ нанесения проводящих пленок на основе УНТ, разработанный в рамках написания диссертационной работы «Фоточувствительные структуры на основе наночастиц Сс18е и углеродных нанотрубок, полученные методом Ленгмюра-Блоджетт» соискателем ФГБОУ ВО «СГУ имени Н. Г. Чернышевского» Хассуном Одаем Али Хассуном внедрен и используется ООО «НПП «Волга» в технологическом процессе получения тестовых структурах для исследования электрических свойств синтезируемых квантовых точек.

АКТ

Н.Д. Жуков

Приложение 4. Патент на изобретение RU 2844689