Nanostructured thin films for thermoelectric and sensing applications

Julkaisun otsikon käännös: Nanorakenteiset ohutkalvot lämpösähkö- ja anturisovelluksiin

Mikko Ruoho

    Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

    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 käännösNanorakenteiset ohutkalvot lämpösähkö- ja anturisovelluksiin
    AlkuperäiskieliEnglanti
    PätevyysTohtorintutkinto
    Myöntävä instituutio
    • Aalto-yliopisto
    Valvoja/neuvonantaja
    • Tittonen, Ilkka, Vastuuprofessori
    Kustantaja
    Painoksen ISBN978-952-60-7191-6
    Sähköinen ISBN978-952-60-7190-9
    TilaJulkaistu - 2016
    OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

    Tutkimusalat

    • lämpösähköinen ilmiö
    • ohutkalvo
    • sinkkioksidi
    • nanorakenteet
    • atomikerroskasvatus
    • lämmönjohtavuus

    Sormenjälki

    Sukella tutkimusaiheisiin 'Nanorakenteiset ohutkalvot lämpösähkö- ja anturisovelluksiin'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

    Siteeraa tätä