haku: @keyword aerosolisynteesi / yhteensä: 2
viite: 1 / 2
« edellinen | seuraava »
| Tekijä: | Parjanne, Joonas |
| Työn nimi: | Aerosol synthesis of single-walled carbon nanotube thin films using acetylene as carbon precursor |
| Yksiseinäisten hiilinanoputkien ohutkalvojen aerosolisynteesi käyttäen hiililähteenä asetyleeniä | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2013 |
| Sivut: | 58 Kieli: eng |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Teknillisen fysiikan laitos |
| Oppiaine: | Fysiikka (Tfy-3) |
| Valvoja: | Kauppinen, Esko |
| Ohjaaja: | Susi, Toma |
| OEVS: | Sähköinen arkistokappale on luettavissa Aalto Thesis Databasen kautta.
Ohje Digitaalisten opinnäytteiden lukeminen Aalto-yliopiston Harald Herlin -oppimiskeskuksen suljetussa verkossaOppimiskeskuksen suljetussa verkossa voi lukea sellaisia digitaalisia ja digitoituja opinnäytteitä, joille ei ole saatu julkaisulupaa avoimessa verkossa. Oppimiskeskuksen yhteystiedot ja aukioloajat: https://learningcentre.aalto.fi/fi/harald-herlin-oppimiskeskus/ Opinnäytteitä voi lukea Oppimiskeskuksen asiakaskoneilla, joita löytyy kaikista kerroksista.
Kirjautuminen asiakaskoneille
Opinnäytteen avaaminen
Opinnäytteen lukeminen
Opinnäytteen tulostus
|
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 132 | Arkisto |
| Avainsanat: | single-walled carbon nanotubes thin films aerosol-synthesis acetylene yksiseinäiset hiilinanoputket ohutkalvot aerosolisynteesi asetyleeni |
| Tiivistelmä (fin): | Yksiseinäiset hiilinanoputket ovat sp2-hybridisoituneiden hiiliatomien muodostamia sylinterimäisiä rakenteita. Nanoputkien ainutlaatuinen rakenne johtaa korkealaatuisiin sähköisiin ja optisiin ominaisuuksiin, jotka määräytyvät nanoputkien seinän geometriasta. Korkealaatuisten sähköisten, optisten ja mekaanisten ominaisuuksiensa ansiosta nanoputket soveltuvat hyvin johtavien, läpinäkyvien ja joustavien ohutkalvojen valmistukseen käytettäväksi materiaaliksi. Tällaisia ohutkalvoja voidaan käyttää teknisissä sovelluksissa kuten kosketusnäytöissä, aurinkokennoissa tai termoakustisissa kaiuttimissa. Aiemmat kokeet sekä laskennalliset simulaatiot ovat osoittaneet, että nanoputkiohutkalvojen johtavuus on verrannollinen nanoputkikimppujen keskimääräiseen pituuteen. Näin ollen ohutkalvojen valmistusprosessia tulisi kehittää siten että kimput kasvaisivat mahdollisimman pitkiksi. Eräs tapa pyrkiä tähän on tutkia vaihtoehtoisten reaktiivisempien hiililähteiden käyttöä ohutkalvojen valmistuksessa. Tämän työn tarkoituksena oli valmistaa aerosolimenetelmällä ferroseenireaktorissa yksiseinäisistä hiilinanoputkista koostuvia ohutkalvoja käyttäen hiililähteenä asetyleeniä, tutkia miten kalvojen suorituskyky riippuu synteesiparametreista ja etsiä optimaaliset synteesiolosuhteet. Asetyleeniä käytetään työssä hiililähteenä, koska se on kolmoissidoksensa vuoksi hyvin reaktiivinen hiilivety ja voisi tämän vuoksi mahdollistaa nanoputkien suuremman kasvunopeuden ja pituuden. Työssä valmistettiin yksiseinäisten hiilinanoputkien ohutkalvoja asetyleeniä käyttäen ja karakterisoitiin niitä pyyhkäisy- ja läpäisyelektronimikroskopialla, optisella absorptiospektroskopialla, nelipistemittauksella ja Raman-spektroskopialla. Parhaimmillaan tässä työssä valmistettujen ohutkalvojen suorituskyky oli samaa luokkaa kuin parhaiden samalla laitteistolla aiemmin hiilimonoksidia käyttäen valmistettujen ohutkalvojen. Kuitenkin elektronimikroskooppikuvien perusteella tässä työssä saavutettu kimppujen pituus on paljon suurempi kuin hiilimonoksidia käytettäessä ja jopa samaa luokkaa kuin laboratorioreaktoria suuremman kokoluokan hiilimonoksidia käyttävässä reaktorissa, jossa nanoputket ehtivät kasvaa kauemmin. Epäpuhtaudet kuitenkin laskivat tämän työn ohutkalvojen suorituskykyä. Kun kalvot pestiin tolueenilla, niiden suorituskyky (0,9 koomega:n kalvoresistanssi 90 %:n transmittanssilla) oli lähellä suuremmassa reaktorissa CO:sta valmistettuja kalvoja (0,8 koomega, 90 %). Tämä suorituskykyparannus voitaneen saavuttaa tulevaisuudessa näytteitä pesemättä, jos epäpuhtaushiiltä voidaan poistaa esimerkiksi CO2:a käyttäen |
| Tiivistelmä (eng): | Single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) are tubular arrangements of sp2 hybridized carbon atoms. Their unique structure leads to extraordinary electronic and optical properties that depend sensitively on their geometry. The extraordinary electronic, optical and mechanical properties of SWCNTs make them a potential material for conducting, transparent and flexible thin films. These films can be used in various optoelectronic devices such as touchscreens, solar cells and thermo-acoustic loudspeakers. Previous experiments and computational simulations have shown that the sheet conductivity of the thin films is proportional to the nanotube mean bundle length. Therefore, the synthesis of the films should be developed to be able to grow longer SWCNTs. One way to attempt this is to study the use of alternative, more reactive carbon precursors in the synthesis of SWCNT thin films. The aim of this work was to synthesize SWCNT thin films by an aerosol method in a ferrocene reactor using acetylene as the carbon precursor, study how the performance of the films depends on the synthesis parameters, and search for optimal synthesis conditions. Acetylene was used since it is a very reactive hydrocarbon due to its triple bond and could thus enable a higher growth rate and produce longer SWCNTs. In this work, SWCNT thin films were synthesized from acetylene in various conditions and characterized by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), optical absorption spectroscopy (OAS), four-point probe and Raman spectroscopy. The best films produced in this work were synthesized with hydrogen and by diluting ferrocene. Their performance was as good as that of the best thin films produced earlier with a similar setup but using carbon monoxide as the precursor. However, electron microscopy showed that the bundle lengths were much higher with acetylene and there are large amounts of impurities that may lower the performance below the value expected based on the bundle length. After washing the films with toluene, their performance (0.9 komega sheet resistance at 90 % transmittance) was similar to the films produced previously using CO in a scale-up reactor (0.8 komega at 90 %). In the future, this performance improvement may be reached without toluene if the impurities can be etched by CO2. |
| ED: | 2013-03-25 |
INSSI tietueen numero: 46008
+ lisää koriin
« edellinen | seuraava »
INSSI