Tapahtumat

Väitös teknillisen fysiikan alalta, M.Sc. Natalia Berseneva

Väitöskirjan nimi on "Structure and properties of two-dimensional BCN materials from first-principles calculations"

Nykyaikaisessa elektroniikassa tarvitaan kestäviä materiaaleja, joiden sähköiset ja magneettiset ominaisuudet tunnetaan tarkasti. Näitä ominaisuuksia voidaan säätää uusissa komposiittirakenteissa, joissa yhdistetään rakenteellisesti samankaltaisia mutta sähköisiltä ominaisuuksiltaan hyvin erilaisia materiaaleja. Kuusikulmainen boorinitridi (h-BN) ja hiilestä koostuva grafeeni soveltuvat hyvin tähän tarkoitukseen.

Tämä väitöskirjatyö keskittyy boori-, hiili- ja typpiatomeista (B, C ja N) koostuvien kaksiulotteisten BCN-seosrakenteiden ominaisuuksien tutkimiseen. Työssä tutkitaan rakenteita, joissa atomit ovat eri järjestyksissä, esimerkiksi kun B, C ja N ovat jakaantuneet satunnaisesti tai kun C-atomit korvaavat B:n ja N:n h-BN perusrakenteessa.

Tutkimus havainnollistaa, kuinka BCN-yhdisteen ainesosien pitoisuudet ja järjestyminen määräävät materiaalin mekaaniset ja sähköiset ominaisuudet. Väitöskirjassa osoitetaan, että BCN-materiaalin energia-aukkoa voidaan säätää nollasta (kuten grafeenissa) virheettömän h-BN:n aukkoa vastaavaksi (n. 6 eV), mikä voisi mahdollistaa aukoltaan säädettävien kaksiulotteisten puolijohteiden valmistuksen. Väitöskirjatyössä osoitetaan lisäksi, että vaikka h-BN ei ole magneettinen materiaali, niin B- tai N-atomien korvaaminen C-atomeilla tuottaa materiaaliin magneettisuutta. Työssä on tutkittu myös BCN-yhdisteitä metallipinnoilla ja osoitettu, että ruteniumpinta edesauttaa epähomogeenisen BCN-kerroksen muodostumista. Väitöskirjassa esitellään eri BCN-yhdisteiden mekaanisia ominaisuuksia ja osoitetaan, että erinomaisten mekaanisten ominaisuuksiensa ansiosta h-BN rakenteita voidaan käyttää esimerkiksi metallien vahvistamiseen. Esimerkkinä tässä väitöskirjassa kuvaillaan alumiinirakenteen vahvistamista h-BN kalvojen ja nanoputkien avulla.

Tämän väitöskirjatyön tulokset voivat edistää kidevirheitä sisältävien kaksiulotteisten materiaalien kokeellista ja laskennallista tutkimusta.

Vastaväittäjä on professori Elena Besley, University of Nottingham, Yhdistynyt kuningaskunta

Kustos on professori Patrick Rinke, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, teknillisen fysiikan laitos

Tohtorikoulutettavan yhteystiedot: [email protected]

Väitöstilaisuus järjestetään etäyhteydellä Zoomissa. Linkki tilaisuuteen

Zoom pikaopas

Väitöskirja on julkisesti nähtävillä 10 päivää ennen väitöstä Aalto-yliopiston julkaisuarkiston verkkoriiputussivulla.

Elektroninen väitöskirja

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu