Department Department Department Department Department Department Department

Παρουσίαση Μεταπτυχιακής Διπλωματικής Εργασίας - Δρίβας Χαράλαμπος

Ομιλητής: Δρίβας Χαράλαμπος
Ίδρυμα/Οργανισμός: Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών

Τίτλος: Μελέτη της χημικής σύστασης και της ηλεκτρονιακής δομής λεπτών υμενίων οξειδίων για εφαρμογές σε διατάξεις μικροηλεκτρονικής με φασματοσκοπία φωτοηλεκτρονίων.

Αίθουσα: Βιβλιοθήκη "Αλκιβιάδης Χ. Παγιατάκης", Κτήριο Επέκτασης, 1ος Όροφος
Ημερομηνία: 29.06.2018
Ώρα: 11:00 - 12:00

Περίληψη

 

Η μικροηλεκτρονική είναι ένας συνεχώς αναπτυσσόμενος τομέας, ξεπερνώντας καθημερινά τα όριά του. Οι εφαρμογές της είναι πολυάριθμες, από συσκευές υψηλής τεχνολογίας έως καθημερινές, όπως το “έξυπνο” κινητό τηλέφωνο, το οποίο αντικατοπτρίζει την ταχεία εξέλιξη της μικροηλεκτρονικής τα τελευταία χρόνια. Επιπλέον, τέτοιες τεχνολογίες αιχμής χρησιμοποιούνται σε ηλιακά κύτταρα για να μεγιστοποιήσουν την απόδοσή τους για να παρέχουν επαρκή και βιώσιμη ενέργεια. Η τάση στις μέρες μας είναι να κατασκευάσουμε συστοιχίες όσο το δυνατόν μικρότερες ώστε να χωρούν όσο το δυνατόν περισσότερες σε μια συσκευή. Ως εκ τούτου, κάθε στρώμα που αποτελεί τη συστοιχία γίνεται όλο και μικρότερο, μέχρι και τη νανο-κλίμακα. Αυτό οδηγεί στα φαινόμενα επιφάνειας να κυριαρχούν και οι διεπιφάνειες να είναι "μέρος" της συσκευής.

Για την καλύτερη κατανόηση των ιδιοτήτων των επιφανειών και των διεπιφανειών των οξειδίων που χρησιμοποιούνται σε τέτοιες εφαρμογές, οι φασματοσκοπίες φωτοηλεκτρονίων από ακτίνες Χ και υπεριώδες (XPS και UPS αντίστοιχα) χρησιμοποιήθηκαν ως δύο συμπληρωματικές τεχνικές υψηλής επιφανειακής ευαισθησίας. Το XPS παρέχει πληροφορίες σχετικά με τη χημική σύνθεση της επιφάνειας του δείγματος έως περίπου 10 nm βάθος. Το βάθος ανάλυσης της τεχνικής UPS είναι περίπου 1-2 nm και παρέχει πληροφορίες σχετικά με την ηλεκτρονική δομή της επιφάνειας.

Πρώτον, διεξήχθη μια μελέτη σχετικά με το στρώμα εξαγωγής ηλεκτρονίων (EEL) οργανικών ηλιακών κυττάρων κατά την πρόσμιξή του με ελαφρά και βαρέα μέταλλα σε διαφορετικές νανοδομές. Οι προσμίξεις είναι ένας τρόπος για να ρυθμιστούν οι επιθυμητές ιδιότητες, ανάλογα με το ποσοστό τους, επιτρέποντας τη σχεδίαση του EEL. Πιο συγκεκριμένα, μελετήθηκαν υμένια ZnO με προσμίξεις Li (0%, 2%, 5% και 10%) και νανοσύρματα ZnO με προσμίξεις Sn (0%, 1%, 2% και 3%). Οι καλή διασπορά των προσμίξεων στο ZnO επιβεβαιώθηκε με XPS και από τα φάσματα UPS, ανιχνεύθηκε μία ελαφρά μεταβολή του έργου εξόδου (WF) των δειγμάτων με πρόσμιξη Li, ενώ για τα υποστρώματα που υπήρχε πρόσμιξη Sn καταγράφηκε περαιτέρω υβριδισμός των τροχιακών του Zn, ανάλογο με το ποσοστό των προσμίξεων.

Για το δεύτερο μέρος, παρασκευάστηκαν διεπιφάνειες μεταξύ υπέρλεπτων υμενίων οξειδίων ευρέως χρησιμοποιούμενων (Al2O3, HfO2, ZrO2, Ta2O5 και ZnO) και υποστρωμάτων οξειδίων (TiO2 και ZnO) με εναπόθεση ατομικού στρώματος (ALD). Τέτοιες διεπιφάνειες χρησιμοποιούνται σε οργανικά φωτοβολταϊκά ως ένα πρόσθετο στρώμα μεταξύ του EEL και της οργανικής ένωσης, καθώς και σε τρανζίστορ επίδρασης πεδίου μεταλλικού οξειδίου-ημιαγωγού (MOSFET) ως υλικά υψηλής διηλεκτρικής σταθεράς. Μελετήθηκαν μέσω XPS, προκειμένου να διερευνηθεί η αλληλεπίδρασή των υμενίων με το υπόστρωμα, εάν υπάρχει, και τα ενεργειακά φράγματα στα οποία υπόκεινται τα ηλεκτρόνια και οι οπές, με τη βοήθεια του μοντέλου των Kraut et al.

Τέλος, παρασκευάστηκαν και μελετήθηκαν με XPS φωτοκαταλύτες ΒiVO4 με μεταβλητή περιεκτικότητα Co (0, 0.5 και 1.0 % κατά βάρος) για να προσδιοριστεί η χημική κατάσταση του CoOx και να υπολογιστούν οι σχετικές μετατοπίσεις των ζωνών σθένους και αγωγιμότητας στη διεπαφή. Το οξείδιο του Co πιστοποιήθηκε ως Co3O4 και οι σχετικές μετατοπίσεις των ζωνών προωθούσαν τον διαχωρισμό των ηλεκτρονίων και των οπών, όπως ήταν επιθυμητό. Επιπλέον, δείχθηκε ότι το μοντέλο των Kraut et al., το οποίο παραδοσιακά χρησιμοποιείται για μικροηλεκτρονικές συσκευές, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε άλλες εφαρμογές, όπως η φωτοκατάλυση.

 

 

Πληροφορίες για τον Ομιλητή

 

02/2016–Present

Μεταπτυχιακό Δίπλωμα Ειδίκευσης στη Χημική Μηχανική

Τμήμα Χημικών Μηχανικών - Πανεπιστήμιο Πατρών

Ειδίκευση στην Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών

Μεταπτυχιακή Εργασία: Μελέτη της χημικής σύστασης και της ηλεκτρονιακής δομής λεπτών υμενίων οξειδίων για εφαρμογές σε διατάξεις μικροηλεκτρονικής με φασματοσκοπία φωτοηλεκτρονίων.

Επιβλέπων: Καθηγήτρια Σ. Κέννου (Εργαστήριο Επιστήμης Επιφανειών)
 

09/2010–12/2015

Πτυχίο στην Επιστήμη των Υλικών

Τμήμα Επιστήμης των Υλικών - Πανεπιστήμιο Πατρών

Πρώτος στη σειρά κατάταξης του ακαδημαϊκού έτους 2015-2016. (8.06/10)

Πτυχιακή Εργασία: Σύνθεση και χαρακτηρισμός υπεραγώγιμων υλικών.

Επιβλέπων: Καθηγητής Π. Πουλόπουλος (Εργαστήριο Υλικών Υψηλής Τεχνολογίας)
 

Βραβεία και Διακρίσεις

·        Υπότροφος του 44ου Τακτικού Προγράμματος Υποτροφιών του Ιδρύματος Μποδοσάκη.

·        Βραβείο Αριστείας του Ιδρύματος Limmat, Ελβετία, Μεταπτυχιακές Σπουδές - Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο                      Πατρών.

Συνέδρια

 

·         Drivas, C., Kennou, S.
Interface Engineering of the Electron Extraction Layer in High Efficiency Polymer Solar Cells.
3rd Workshop of Graduates and Post-Docs in Chemical Engineering Sciences, Patras, Greece 4 October 2017 (oral presentation)

·         Drivas, C., Mpotzakaki, M.A., Georga, S.N., Krontiras, C.A., Kennou, S.
Synthesis of Ultra-thin Oxide Films Interfaces. Determination of their Chemical Composition and the Band Bending.
11th Panhellenic Chemical Engineering Conference, Thessaloniki, Greece 25-27 May 2017 (oral presentation)

Δημοσιεύσεις

 

[1].   Velegraki, G., Miao, J., Drivas, C., Liu, B., Kennou, S., & Armatas, G. S. (2018).
Fabrication of 3D Mesoporous Networks of Assembled CoO Nanoparticles for Efficient Photocatalytic Reduction of Aqueous Cr (VI).
Applied Catalysis B: Environmental, 221, 635-644.
https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2017.09.064

[2].   Polydorou, E., Botzakaki, M. A., Sakellis, I., Soultati, A., Kaltzoglou, A., Papadopoulos, T. A., Briscoe, J., Drivas, C., … Vasilopoulou, M. (2017).
Improved Stability of Polymer Solar Cells in Ambient Air via Atomic Layer Deposition of Ultrathin Dielectric Layers.
Advanced Materials Interfaces, 1700231, 1–12.
https://doi.org/10.1002/admi.201700231

[3].   Thu, C., Ehrenreich, P., Wong, K. K., Zimmermann, E., Wang, W., Fakharuddin, A.,          Putnik, M., Drivas, C., … Schmidt-Mende, L. (2018) 
Role of the Metal-Oxide Work Function on Photocurrent Generation in Hybrid Solar Cells.
Scientific Reports, 8, 3559.
https://doi.org/10.1038/s41598-018-21721-2

[4].   Petala, A., Noe, A., Frontistis, Z., Drivas, C., Kennou, S., Mantzavinos, D., Kondarides, D.I. 
Synthesis and characterization of CoOx/BiVO4 photocatalysts for the degradation of propyl paraben. 
Journal of Hazardous Materials (in press)
https://10.1016/j.jhazmat.2018.03.008

[5].   ​​​​​​​Drivas, C., Botzakaki, M. A., Georga, S. N., Krontiras, C. A., & Kennou, S.
Heterostructures of metal oxides ultra-thin films. Determination of their band offsets and the chemical composition.
Materials Today: Proceedings (accepted)

[6].   Balis, N., Verykios, A., Soultati, A., Papadakis, Michael; Kournoutas, F., Drivas, C., ... Vasilopoulou, M.
Triazine-Substituted Zinc Porphyrin as an Electron Transport Interfacial Material for Efficiency Enhancement and Degradation Retardation in Planar Perovskite Solar Cells.
ACS Applied Energy Materials. (accepted)

[7].   Vamvasakis, I., Papadas, I.T., Tzanoudakis, T., Drivas, C., Choulis, S.A., Kennou, S.,                Armatas, G.S.
Exceptional Visible-Light Photocatalytic H 2 Production Activity of β -Ni (OH) 2 Modified CdS Mesoporous Nano-Heterojunction Networks.
ACS Catalysis (submitted)

[8].   Patsiouras, L., Skotadis, E., Gialama, N., Drivas, C., Kennou, S., Giannakopoulos, K., Tsoukalas, D.,
Atomic Layer Deposited Al2O3 thin films as humidity barrier coatings for Pt nanoparticle-based strain sensors.
ACS Applied Materials & Interfaces (submitted)

[9].   Polydorou, E., Botzakaki, M., Drivas, C., … Vasilopoulou, M.
Insights into the passivation effect of atomic layer deposited hafnium oxide for efficiency and stability enhancement in organic solar cells
.
Journal of Material Chemistry C. (submitted)