Abstrakti
Lämpö on arkinen energianlähde, ja lämmön avulla tuotetaankin suurin osa ilmiskunnan kuluttamasta energiasta. Lämpöenergian muuntamisessa työksi ja palveluiksi hyötysuhde jää kuitenkin heikoksi, niinpä ratkaisuille, jotka pystyvät parantamaan energiamuunnoksen hyötysuhdetta on suuri tarve. Lämpösähköiset materiaalit kykenevät parantamaan energiarehokkuutta muuntamalla lämmön sähköksi Seebeckin ilmiön avulla. Lämpösähköisen muunnonshyötysuhteen parantaminen, esimerkiksi materiaalin mikrorakennetta räätälöimällä, muodostaa suuren haasteen materiaalitutkimukselle. Nanotekniikkassa on puolestaan kehitetty menetelmiä, joilla kyetään räätälöimään varauksenkuljetusilmiöitä, jotka määräävät lämpösähköisen teholähteen hyötysuhteen.
Tässä väitöskirjassa tutkitaan lämpösähköisiä ohutkalvomateriaaleja sekä niiden sovelluksia. Työ keskittyy lämpösähköisten ominaisuuksien mittamiseen käytettyjen kokeellisten menetelmien kehitykseen, nanorakenteisten ohutkalvojen ominaisuuksien tutkimiseen sekä näihin perustuvien uusien sovelluksien kehittämiseen.
Tässä väitöskirjassa esitellään menetelmä, jolla kyetään optisesti mittaamaan ohutkalvojen pinnansuuntainen lämmönjohtavuus. Menetelmä laajentaa näyteenpaksuutta yli kahdella kertaluokalla, mikä kyetään selvittämään käytetyllä mittausperiaatteela. Lisäksi väitöskirjassa tutkitaan alumiiniseostuksen vaikutusta sinkkioksidiohutkalvojen lämpösähköisiin ominaisuuksiin. Työssä myös muokataan ohutkalvojen nanorakennetta kasvattamalla ohutkalvot huokoiselle alustalle. Lopulta ohutkalvoja sovelletaan uudenlaisena läpinäkyvänä ja taipuvana kosketusanturina. Sovelluksessa hyödynnetään Seebeckin ilmiön aikaan saamaa passiivista jännitesignaalia, joka tekee anturista vähän virtaa kuluttavan sekä hyvin soveltuvan suuren pinta-alan sovelluksiin.
Esitetyt tulokset mahdollistavat uusia sovelluksia sekä anturoinnissa että energiatehokkuuden parantamisessa. Työ luo pohjaa läpinäkyvien ja lämpösähköisten materiaalien tutkimusalalle sekä niihin perustuville sovelluksille.
Julkaisun otsikon käännös | Nanorakenteiset ohutkalvot lämpösähkö- ja anturisovelluksiin |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-60-7191-6 |
Sähköinen ISBN | 978-952-60-7190-9 |
Tila | Julkaistu - 2016 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- lämpösähköinen ilmiö
- ohutkalvo
- sinkkioksidi
- nanorakenteet
- atomikerroskasvatus
- lämmönjohtavuus