Title: Παρασκευή και χαρακτηρισμός οξειδίων μεταβατικών μετάλλων σε μορφή λεπτών υμενίων
Authors: Μπαρνασάς, Αλέξανδρος
Abstract: Σε αυτή την διπλωματική στο ΠΜΣ Επιστημής Υλικών, σχεδιάστηκε και κατασκεύαστηκε από την αρχή ένα σύστημα υπερυψηλού κενού. Γίνεται βιβλιογραφική αναφορά στα οξείδια μεταβατικών μετάλλων,στη τεχνολογία κενού, και στις βασικές έννοιες σχετικά με τα λεπτά υμένια, την ανάπτυξή τους «με τη χρήση θαλάμου κενού» και τις εφαρμογές τους. Ο σκοπός της διπλωματικής αυτής, είναι η εξοικείωση με την τεχνολογία υπερυψηλού κενού, η ανάπτυξη και ο χαρακτηρισμός λεπτών υμενίων οξειδίων μετάλλων, συγκεκριμένα του οξειδίου του νικελίου (ΝiO). Αρχικά υπερ-λεπτά υμένια NiO στην κλίμακα πάχους μεταξύ 1 και 27 nm εναποτέθηκαν σε υψηλής ποιότητας υποστρώματα χαλαζία με την διαδικασία ιοντοβολής “magnetron sputtering” κάτω από κακό κενό με πίεση 2 x 10-2 mbar. Ο στόχος αποτελούταν από καθαρό νικέλιο. Ωστόσο, λόγω του χαμηλού κενού αναπτύχθηκε ένα υλικό, το οποίο στο μεγαλύτερο μέρος του Νi ήταν ήδη οξειδωμένο. Επακουλούθησε σύντομη ανόπτηση σε θερμοκρασίες περίπου 600oC, σε φούρνο με αέρα, και είχε ως αποτέλεσμα NiO με υψηλή ποιότητα κρυσταλλικότητας, όπως αποκάλυψε η μικροσκοπία ατομικής δύναμης ΑFM. Οι εικόνες μικροσκοπίας επιφάνειας έδειξαν ότι τα υμένια NiO ήταν συνεχή και ακολουθούσαν έναν κανονικό τρόπο ανάπτυξης κόκκων. Τα πειράματα φασματοσκοπίας απορρόφησης φωτός UV-VIS αποκάλυψαν μια μπλε μετατόπιση του ενεργειακού χάσματος του NiO. Το ενεργειακό χάσμα προσδιορίστηκε είτε με γραφικές παραστάσεις Tauc (έναρξη) είτε με τη μέθοδο της παραγώγου (ο υψηλότερος ρυθμός αύξησης της απορρόφησης αμέσως μετά την έναρξη). Τα πειραματικά αποτελέσματα ερμηνεύονται ως αποδεικτικά στοιχεία των αποτελεσμάτων κβαντικού περιορισμού. Επίσης χρησιμοποιήθηκαν θεωρητικοί υπολογισμοί με βάση την προσέγγιση Hartree Fock όπως εφαρμόζεται σε ένα σύστημα οπών ηλεκτρονίων, στο πλαίσιο της αποτελεσματικής μαζικής προσέγγισης. Τέλος η συμφωνία μεταξύ θεωρίας και πειράματος υποστηρίζει την ερμηνεία του κβαντικού περιορισμού.
↧