Abstrakti
Yksiseinäisistä hiilen nanoputkista (SWNT) koostuvat ohutkalvot ovat lupaava materiaali esimerkiksi kosketusnäytöissä ja aurinkokennoissa käytettyjen läpinäkyvien johdekalvojen (TCF) ja ohutkalvotransistorien (TFT) valmistukseen. Toisin kuin nykyisin käytetyt materiaalit, SWNT- ohutkalvot säilyttävät ominaisuutensa lisäksi myös taivutettuna ja venytettynä. Aiemmin suorituskyvyltään nykyisin teollisuudessa käytettyjä komponentteja vastaavia TCF:iä ja TFT:eitä on saatu valmistettua käyttäen leijukatalyytti-CVD-menetelmällä (FCCVD) kasvatettuja nanoputkia. FCCVD-kasvatus tapahtuu leijuvien katalyyttinanohiukkasten päällä ja syntyvä nanoputkiaerosoli voidaan kerätä ohutkalvoiksi ilman dispersiovaiheita. Menetelmän täyden potentiaalin saavuttamiseksi tarvitaan kuitenkin selvempää ymmärrystä synteesiolosuhteiden vaikutuksesta ohutkalvojen suorituskykyyn ja nanoputkiaerosolin kuljetuksesta.
Tässä väitöskirjassa on tutkittu erityisesti nanoputkien keräämistä termoforeesin eli lämpötilaeron aiheuttaman aerosolikuljetuksen avulla sekä agglomeraatiota eli kimppuuntumista FCCVD- kasvatuksen aikana ja jälkeen. Termoforeettinen keräys välttää aiemmin havaittuja nanoputkien sähköstaattiseen keräyksen ongelmia ja sen avulla voidaan mitata helposti nanoputkien kokojakaumia, mistä on merkittävä apu synteesiprosessien kehityksessä. Kimppuuntumista kaasufaasissa ja sen vaikutuksia TCF:ien suorituskykyyn tutkittiin aiempaa tarkemmin ja tulosten perusteella luotiin semiempiirinen malli TCF:n suorituskyvyn ennustamiseen nanoputkien mittojen ja kimppuuntumisasteen perusteella. Kimppuuntumisen havaittiin vähenevän, kun katalyyttilähteen määrää FCCVD-prosessissa rajoitettiin ja tämän havaittiin johtavan selvään parannukseen TCF:ien suorituskyvyssä. Prosessin monitorointia aerosolimittalaitteiden avulla käytettiin määritellyn tiheyksisten ohutkalvojen keräykseen tasalaatuisten TFT:iden valmistusta varten ja prosessin konsentraation vakauttamiseen katalyyttilähteen syöttöä säätelemällä. Osana työtä rakennettiin kaksi termoforeettista keräintä, joista toista käytettiin kuljetusmekanismien tutkimiseen ja TFT:iden valmistukseen ja toista, suurempaa yksikköä, nanoputkien depositioon 50 mm:n kokoisille alustoille. Nanoputkien termoforeettista kuljetusta tutkittiin kokeellisesti ensimmäistä kertaa ja niiden termoforeettisen rajanopeuden havaittiin poikkeavan tavallisesti aerosolitekniikassa käytetystä mallista. Termoforeettisesti valmistetut TCF:t ja TFT:t saavuttivat joko vastaavan tai paremman suorituskyvyn kuin aiemmin julkaistut muilla keruumenetelmillä valmistetut laitteet. Ohutkalvosovellusten lisäksi kehitettyjä prosesseja ja metodeita voidaan käyttää esimerkiksi nanoputkien ja muiden materiaalien rajapintojen perustutkimuksessa ja FCCVD-kasvatettujen nanoputkien mittaamisessa eräillä spektroskooppisilla menetelmillä, joita ei ole aiemmin voitu soveltaa.
Julkaisun otsikon käännös | Yksiseinäisten hiilen nanoputkien termoforeettinen ja diffusiivinen kuljetus kaasufaasissa ja niiden sovellukset ohutkalvoelektroniikassa |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-60-7848-9 |
Sähköinen ISBN | 978-952-60-7849-6 |
Tila | Julkaistu - 2018 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- yksiseinäiset hiilen nanoputket
- leijukatalyytti-CVD-menetelmä
- aerosolitekniikka
- aerosolien depositio
- agglomeraatio
- termoforeesi
- läpinäkyvät johdekalvot
- ohutkalvotransistorit
Sormenjälki
Sukella tutkimusaiheisiin 'Yksiseinäisten hiilen nanoputkien termoforeettinen ja diffusiivinen kuljetus kaasufaasissa ja niiden sovellukset ohutkalvoelektroniikassa'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.Laitteet
-
-
OtaNano – Kylmälaboratorio
Savin, A. (Manager) & Rissanen, A. (Other)
OtaNanoLaitteistot/tilat: Facility
-