Väitös teknillisen fysiikan alalta, M.Sc Peng Liu

Väitöskirjan nimi: Gas-phase Synthesis of Semiconducting Single-walled Carbon Nanotubes for Advanced Electronics

Tohtoriopiskelija: Peng Liu
Vastaväittäjä: Principal Researcher Don N. Futaba, National Institute of Advanced Science and Technology, Japani
Kustos: professori Esko Kauppinen, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, teknillisen fysiikan laitos

Puolijohtavien yksiseinämäisten hiilinanoputkien kaasufaasissa tapahtuva synteesi edistyneisiin elektroniikkasovelluksiin

Yksiseinäiset hiilinanoputket (SWCNT:t), jotka ovat yhdestä hiilikerroksesta koostuva yksidimensionaalinen nanomateriaali, omaavat ainutlaatuisia fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Nämä ominaisuudet mahdollistavat niiden käytön monilla aloilla, kuten elektroniikassa, optoelektroniikassa ja sensoreissa. Niiden täyden potentiaalin hyödyntäminen korkean suorituskyvyn kannettavassa elektroniikassa vaatii kuitenkin erittäin puhtaita puolijohtavia SWCNT:tä (s-SWCNT:tä) sekä skaalatuvia valmistustekniikoita.

Tässä väitöskirjassa käsitellään näitä haasteita keskittyen kahteen keskeiseen tavoitteeseen: erittäin puhtaiden s-SWCNT:iden suoran ja hallittavan synteesin saavuttamiseen sekä joustavien elektronisten laitteiden valmistukseen sopivien skaalautuvien menetelmien kehittäminen. Optimoimalla kelluvan katalyytin kemiallisen kaasufaasipinnoitusprosessin ja keskeiset kasvatusparametrit tämä tutkimus saavutti jatkuvan ja hallitun s-SWCNT-synteesin, jonka puhdas oli 94 %, mikä on korkeimmista suoran synteesin menetelmillä saavutetuista puhtauksista. Lisäksi tutkimuksessa esiteltiin litografiaton ja kemikaaliton menetelmä kiekonlaajuisten CNT-istä koostuvien järjestelmien valmistamiseksi. Tämä kuiva menetelmä vähensi märkäprosessointiin liittyviä yleisiä ongelmia, kuten kontaminaatiota ja rakenteellisia vaurioita, säilyttäen CNT-materiaalien luontaiset ominaisuudet. Tuloksena saadut joustavat laitteet osoittivat erinomaista tasalaaatuisuuta, käyttömukavuutta, ympäristönkestävyyttä ja laajakaistaista valoherkkyyttä.

Tämä väitöskirja on edistänyt merkittävästi s-SWCNT:ien tutkimusta saavuttaen erittäin puhtaan synteesin ja niiden integroinnin joustaviin laitteisiin, luoden vankan perustan hiilipohjaisten elektroniikkasovellusten kehitykselle.

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/ 

Yhteystiedot:

Perustieteiden korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/52