НАУЧНИ РЕЗУЛТАТИ ( за първи етап на проекта )

• Сполучливо е получен и трансфериран графен върху големи площи от гъвкави полиетилен терефталат (PET) и циклоолефинови полимерни (Zeonor) подложки. Графеновите слоеве показват много ниски загуби като прозрачни електроди за електрооптични устройства и приложения, включително терахерцовата област. Благодарение на малката дебелина и много ниска абсорбция, както и високата проводимост, е демонстрирана на техниката за получаване на нов клас прозрачни и гъвкави електроди.
• Демонстрирана е мултифункционалността на прозрачни, проводими легирани с алуминий цинков оксид (AZO) тънки филми, нанесени върху стъкло, както и върху полиетилен терефталат (PET) гъвкави подложки, чрез използване на техника за отлагане на атомни слоеве (ALD). Въз основа на проведените структурни, оптични и електрични характеристики са показани няколко приложения на AZO прозрачни, проводящи слоеве: AZO/стъкло течен кристал (LC), както и AZO/PET гъвкави полимерно диспергирани течно кристални дисплей (PDLC)
• Съгласно работната програма на договора бяха разработени и характеризирани гъвкави светлинни клапани на основата на слоеве TiO2/Ag/TiO2, отложени върху подложки от PET (полиетилен терефталат) и диспертиран в полимер течен кристал (PDLC). За оптимизиране на оптичното пропускане, листовото съпротивление и способността за огъване на структурата TiO2/Ag/TiO2 върху PET е променяно за времето на нанасяне на металния слой Ag при фиксирани времена за нанасяне/дебелина на слоевете от TiO2. Експерименталните резултати се подкрепени от числени симулации. Въз основа на определените оптични и електрически характеристики са демонстрирани няколко светлинни клапана, които са характеризирни чрез измерване на поведението на зависимостта оптична пропускливост спрямо напрежение и време за реакция.
• Измерените електро-оптични стойности и времената за реакция откриват огромен потенциал за интегриране на разработваните нанослоеве в следващо поколение гъвкави и разтегателни устройства (ITO- free optoelectronics).

НАУЧНИ РЕЗУЛТАТИ (21.05.2021г – 05.05.2023 г. - втори етап)

• Направени са подробни изследвания на повърхностните взаимодействия между течнокристални (LC) молекули, графен (еднослоен и многослоен) и подравняващ слой от полиамид при сглобяване на регулируеми течно-кристални фазови модулатори върху твърди и огъващи се подложки. Определени са енергията на закрепване на повърхността и стойността на ъгъла на омокряне на LC-молекули с цел характеризиране на граничните повърхности и тяхното въздействие върху динамичните характеристики на асемблираните LC устройства. На основата на графен е демонстриран електрически регулируем LC фазов модулатор върху подложка от полидиметилсилоксан (PDMS), който показва изключително голям потенциал за бъдещи интегрирани фотонни устройства и био-ориентирани технологии, без използването на индиево-калаен оксид.
• Успешно са получени силно проводими слоеве от ZnO, легирани с Al (AZO), отложени върху прозрачни и гъвкави подложки от мусковитна слюда по метода на атомно послойно отлагане (ALD). Структурите AZO/слюда притежават висока оптична пропускливост във видимия и близкия инфрачервен спектрален диапазон и запазват ниско електрическо съпротивление, дори след непрекъснато огъване до 800 цикъла. След тестовете за огъване е направен анализ на структурните характеристики с атомно-силова микроскопия (AFM). Въз основа на оптичните и електрически характеристики на AZO/слюда, същите са интегрирани като прозрачни проводими електроди в гъвкави устройства с полимерно диспергирани течни кристали (PDLC). Измерените електрооптични характеристики и времето за реакция на предлаганите устройства разкриват големи възможности за приложение на AZO/слюда в гъвкави оптоелектронни приложения без използване на ITO.
• Изследвани са процесите на направа и са изследвани работните параметри на регулируеми фазови закъснители, базирани на фотоподравнени клетки от течен кристал (LC). LC-устройствата бяха сглобени от прозрачни проводящи слоеве от индиев калаен оксид (ITO), нанесени върху стъклени и кварцови подложки и покрити с тънък полиамиден (PI) слой като материал за фотоподравняване. Изследвана е зависимостта на напрежението на LC-клетки от оптичната пропускливост и фазовото забавяне. Получените LC-клетки притежават подходящи характеристики за приложение в следващо поколение оптични елементи като вълнови пластини, лещи, фазови закъснители и др.
• Модифицирани са процесите на синтез на анизотропни NbSe2 кристали. Представена е алтернативна концепция за израстване на кристали по метода на химичен транспорт от газова фаза (CVT), основаваща се на използването на бром като агент за пренасяне на парите на реагиращите вещества. Синтезираните кристали са изследвани с рентгенова дифракция (XRD), Раманова спектроскопия и рентгенова фотоелектронна спектроскопия (XPS). Установени са хексагонални 2H-NbSe2 и 4H-NbSe2 фази, типични за кристален NbSe2, потвърдени от Рамановата и рентгенова фотоелектронна спектроскопия. Получените обемни кристали от NbSe2 и ексфолираните от тях нанолюспи притежават изключително силна анизотропия и 2D уникална функционалност и обещаващи приложения за асемблиране в хетероструктури, електрониката, фотониката, сензорни устройства и фотоволтаични слънчеви клетки.
• Изследвани са оптичните, електричните и свойствата на омокряемост на цинков оксид легиран с алуминий (AZO), отложен чрез атомно послойно отлагане. Получените резултати са сравнени с тези на наличните в търговската мрежа калаен оксид с добавка на флуор (FTO) и калаен оксид с добавка на индий (ITO) за приложението им като прозрачни проводими оксидни (TCO) слоеве. Сравнен е ефекта върху електрооптичната модулация на устройства с течни кристали (LC) с алтернативно използване на AZO, FTO и ITO като прозрачни електроди. Получените резултати показват, че тънките слоеве от AZO са напълно конкурентни на комерсиалните FTO и ITO слоеве и позволява използването им като алтернативни прозрачни проводими оксидни слоеве за следващото поколение технологии без използване на индиево-калаен оксид (ITO).