Väitös teknillisen fysiikan alalta, DI Patrik Laiho

2018-02-13 12:00:00 2018-02-13 23:59:59 Europe/Helsinki Väitös teknillisen fysiikan alalta, DI Patrik Laiho Aerosolimenetelmät auttavat hiilen nanoputkista koostuvien ohutkalvojen kehityksessä http://www.aalto.fi/fi/midcom-permalink-1e8071d2d1adeee071d11e8993bebff62839b7f9b7f Konemiehentie 2, 02150, Espoo

Aerosolimenetelmät auttavat hiilen nanoputkista koostuvien ohutkalvojen kehityksessä

13.02.2018 / 12:00
Luentosali T2, Konemiehentie 2, 02150, Espoo, FI

Diplomi-insinööri Patrik Laiho väittelee tiistaina 13.2.2018 klo 12 Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulussa. Väitöskirjassa "Thermophoretic and diffusive gas-phase transport of single-walled carbon nanotubes and their applications in thin film electronics" tutkittiin yksiseinäisten hiilen nanoputkien termoforeettista eli lämpötilaeron aiheuttamaa ja diffusiivista liikettä kaasussa ja näiden sovelluksia ohutkalvoelektroniikan valmistuksessa. 

Yksiseinäisistä hiilen nanoputkista koostuvat ohutkalvot ovat lupaava materiaali esimerkiksi kosketusnäytöissä ja aurinkokennoissa käytettyjen läpinäkyvien johdekalvojen ja ohutkalvotransistorien valmistukseen. Toisin kuin nykyisin käytetyt materiaalit, nanoputkista koostuvat ohutkalvot säilyttävät ominaisuutensa lisäksi myös taivutettuna ja venytettynä. Leijukatalyytti-CVD- eli FCCVD-menetelmällä kasvatetuista nanoputkista on saatu valmistettuja suorituskyvyltään nykyisin teollisuuden käyttämiä materiaaleja vastaavia ohutkalvokomponentteja, mutta menetelmän täysien mahdollisuuksien selvittäminen vaatii vielä esimerkiksi nanoputkien kaasussa tapahtuvan liikkeen ja niiden kasvuolosuhteiden ja ohutkalvojen suorituskyvyn yhteyden tarkempaa ymmärrystä.

Tässä väitöskirjassa on tutkittu kokeellisesti erityisesti nanoputkien keräämistä termoforeesin eli lämpötilaeron aiheuttaman aerosolikuljetuksen avulla ja nanoputkien agglomeraatiota eli kimppuuntumista FCCVD-kasvatuksen aikana ja sen jälkeen. Termoforeettisen keräysmenetelmän avulla saatiin valmistettua suorituskyvyltään vastaavia tai parempia komponentteja kuin aiemmin julkaistuilla muilla menetelmillä. Nanoputkien termoforeettisen kuljetuksen mekanismeja tutkittiin kokeellisesti ensimmäistä kertaa ja niiden termoforeettisen rajanopeuden havaittiin poikkeavan tavallisesti aerosolitekniikassa käytetystä mallista. Nanoputkien kimppuuntumista kaasussa ja sen vaikutuksia johtavien ohutkalvojen suorituskykyyn tutkittiin aiempaa tarkemmin. Kimppuuntumisen vähentämisen havaittiin parantavan suorituskykyä selvästi ja tulosten perusteella luotiin malli suorituskyvyn ennustamiseen nanoputkien mittojen ja kimppuuntumisasteen perusteella. Väitöskirjassa kehitettyjä prosesseja ja menetelmiä voidaan soveltaa lisäksi nanoputkien kokojakaumien mittauksessa, mistä on merkittävä apu FCCVD-menetelmän kehityksessä, nanoputkien ja muiden materiaalien rajapintojen perustutkimuksessa ja FCCVD-menetelmällä kasvatettujen nanoputkien tutkimisessa eräillä spektroskooppisilla menetelmillä, joita ei ole aiemmin voitu soveltaa niihin.

Väitöstiedote (pdf)


Vastaväittäjä: Professor Suguru Noda, Waseda University, Japani

 

Kustos: professori Esko I. Kauppinen, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, teknillisen fysiikan laitos


Elektroninen väitöskirja: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-60-7849-6