Abstrakti
Kiteiset metalliorgaaniset ohutkalvot tarjoavat lupaavia ratkaisuja erilaisiin pienelektroniikan, antureiden, energian varastoinnin, kaasujen talteenoton ja älykkäiden materiaalien tarpeisiin. Puolijohdeteollisuus on jo pitkään käyttänyt ohutkalvojen atomikerroskasvatusta (atomic layer deposition, ALD) sovelluksissa, joissa vaaditaan ultraohuita ja korkealaatuisia ohutkalvoja vaativilla pinnoilla. ALD-menetelmän etuna on ohutkalvon kasvun kontrolloitavuus atomikerroksen tarkkuudella sekä syntyvän pinnoitteen tasalaatuisuus suurilla ja pinnan muodoiltaan monimutkaisilla kasvualustoilla. Nanomittakaavaisten laitteiden koko potentiaalin hyödyntäminen edellyttää kuitenkin tutkimuksia monimutkaisemmista ohutkalvomateriaaleista. Yhdistämällä metalli-ioneihin orgaanisia molekyylejä ohutkalvomuodossa atomi/molekyylikerroskasvatusmenetelmällä (atomic/molecular layer deposition, ALD/MLD) voidaan saavuttaa ainutlaatuisia fysikaalisia tai kemiallisia ominaisuuksia.
Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin 19 erilaista alhaisen hapetusluvun metalleihin ja orgaanisiin aromaattisiin molekyyleihin perustuvaa ALD/MLD-prosessia. Kaikkein tärkeimpänä tuloksena työssä pystyttiin näyttämään, että ALD/MLD-menetelmän avulla on mahdollista valmistaa suoraan kaasumaisista lähtöaineista erilaisia kiteisiä metalliorgaanisia materiaaleja, ja jopa sellaisia, joita ei aiemmin ole valmistettu millään muulla menetelmällä. Tutkimus antoi myös arvokkaita suuntaviivoja tällaisten ALD/MLD-prosessien suunnitteluun: metallilähtöaineet, joissa ligandeja on vähän ja/tai ligandit ovat kooltaan pieniä edesauttavat kalvon kiteytymistä. Toinen sovellusten kannalta merkittävä havainto oli, että osa ALD/MLD-menetelmällä löydetyistä kiteisistä metalliorgaanisista materiaaleista voi toimia vierasmatriisirakenteina ja isännöidä interkaloituneita metalli-ioneja tai reversiibelisti adsorboida vesimolekyylejä muuttamatta peruskiderakennettaan.
Tällä hetkellä on jo 50 alkuperäistä ALD/MLD-julkaisua, joissa ohutkalvorakenne kasvaa kiteisesti tai voidaan kiteyttää kasvatuksen jälkeen. Koska metalliorgaanisten ohutkalvojen tutkimus on vasta alussa, ALD/MLD-menetelmä tarjoaa runsaasti mahdollisuuksia uusien toiminnallisten ohutkalvojen kehittämiseen.
Julkaisun otsikon käännös | Alhaisen valenssin metalleihin perustuvat kiteiset metalliorgaaniset ohutkalvot atomi/molekyylikerroskasvatuksella |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-64-1264-1 |
Sähköinen ISBN | 978-952-64-1265-8 |
Tila | Julkaistu - 2023 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- atomi/molekyylikerroskasvatus
- metalliorgaaninen runkorakenne
- ohutkalvo
- s-lohkon metalli
Sormenjälki
Sukella tutkimusaiheisiin 'Alhaisen valenssin metalleihin perustuvat kiteiset metalliorgaaniset ohutkalvot atomi/molekyylikerroskasvatuksella'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.Laitteet
-
-
-
Raaka-aineiden tutkimusinfrastruktuuri
Maarit Karppinen (Manager)
Kemian tekniikan korkeakouluLaitteistot/tilat: Facility