Υποστήριξη Διδακτορικής Διατριβής - Χαράλαμπος Δρίβας

Τίτλος Παρουσίασης (Presentation Title): Μελέτη διεπιφανειών οργανικών ημιαγωγών με φυλλόμορφα υλικά με τη χρήση επιφανειακά ευαίσθητων τεχνικών για εφαρμογές σε οργανικά ηλεκτρονικά
Presentation Type (Τύπος Παρουσίασης): Υποστήριξη Διδακτορικής Διατριβής
Ονοματεπώνυμο Ομιλητή (Speakers Full Name): Χαράλαμπος Δρίβας
Προέλευση Ομιλητή (Speakers Affiliation): Πανεπιστήμιο Πατρών, Τμήμα Χημικών Μηχανικών
Seminar Room (Αίθουσα): Αποκλειστικά μέσω Διαδικτυακής μετάδοσης
Ημερομηνία: Τετ, 11 Ιουν 2025, Ώρα: 14:00 - 16:00
Διεύθυνση Διαδικτυακής Μετάδοσης: https://upatras-gr.zoom.us/j/92691299058?pwd=tg5gUT89C4Tv0eEMSxsRbYL2sjc4Xe.1
Περίληψη (Abstract)

Η παρούσα διατριβή επικεντρώνεται στη μελέτη των διεπιφανειών μεταξύ οργανικών ημιαγωγών και των διχαλκογενιδίων μετάλλων μετάπτωσης (TMDs), με στόχο την κατανόηση των ηλεκτρονιακών τους ιδιοτήτων για εφαρμογές στην οργανική ηλεκτρονική. Η έρευνα βασίστηκε στις επιφανειακά ευαίσθητες φασματοσκοπικές τεχνικές XPS (Φασματοσκοπία Φωτοηλεκτρονίων από Ακτίνες-Χ) και UPS (Φασματοσκοπία Φωτοηλεκτρονίων από Υπεριώδη Ακτινοβολία), με σκοπό τη μελέτη της ευθυγράμμισης ενεργειακών επιπέδων και της μεταφοράς φορτίου στις διεπιφάνειες.

Η διατριβή ξεκινά με τη θεωρητική εισαγωγή στις ιδιότητες των TMDs, τη δομή τους, και κάποια από τα ηλεκτρονιακά χαρακτηριστικά τους. Παράλληλα, εξετάζονται οι ιδιότητες των οργανικών ημιαγωγών και η σημασία της μοριακής δομής τους για την ευθυγράμμιση ενεργειακών επιπέδων και την ευκολία μεταφοράς φορτίου στις διεπιφάνειες που σχηματίζουν με τα TMDs.

Το πειραματικό μέρος της διατριβής περιλαμβάνει την in-situ απόθεση των οργανικών μορίων P3HT, H2Pc, MnPc και CuPc σε υποστρώματα 2Η-MoS2(0001), 2Η-TaS2(0001), και 2Η-MoS2 παρασκευασμένο με CVD. Στη διεπιφάνεια P3HT/MoS2 εκτός από τις ηλεκτρονιακές ιδιότητες της διεπιφάνειας γίνεται και μελέτη για την επίδραση της κατεργασίας του υποστρώματος στις ιδιότητες αυτές. Φάνηκε πως η θερμική κατεργασία του μονοκρυστάλλου MoS2 έχει επίδραση στο επίπεδο Fermi του υλικού, το οποίο με τη σειρά του επηρεάζει τα φράγματα δυναμικού με το P3HT. 

 Όσον αφορά τις φθαλοκυανίνες μετάλλων μετάπτωσης, ένα σημαντικό κομμάτι της έρευνας επικεντρώνεται στην επίδραση του μεταλλικού κέντρο στη μεταφορά φορτίου από και προς το υπόστρωμα. Από τα πειραματικά αποτελέσματα φαίνεται πως το άτομο μετάλλου στο κέντρο του μορίου δρα ως δίαυλος για τη μεταφορά φορτίου, με το φαινόμενο αυτό να είναι εντονότερο στο χαλκό, σε βαθμό που επηρεάζεται ακόμη και ο δακτύλιος του μορίου. Διαφορές παρατηρήθηκαν ανάμεσα στον μονοκρύσταλλο και στο CVD-MoS2, σχετικά με την μεταφορά φορτίου προς το υπόστρωμα. Παρά το γεγονός ότι τα φαινόμενα μεταφοράς ηλεκτρονίων ήταν έντονα στον μονοκρύσταλλο, η παρουσία ατελειών και ακμών πλούσιων σε S, οδηγεί σε μείωση των φαινομένων αυτών. Τα αποτελέσματα της απόθεσης των φθαλοκυανινών στο υπόστρωμα 2H-TaS2 έδειξαν παρόμοια συμπεριφορά με την απόθεση στο 2H-MoS2 παρά τις σημαντικές διαφορές στις ηλεκτρονιακές ιδιότητες των δύο υλικών. Επιπλέον, δεν παρατηρήθηκε δημιουργία χημικού δεσμού ή αλλοίωση της δομής της φθαλοκυανίνης, όπως έχει παρατηρηθεί σε συμβατικά μέταλλα, κάτι που ενθαρρύνει τη χρήση μεταλλικών TMDs ως ηλεκτρόδια σε επαφές μετάλλου – οργανικού.

Τέλος, για όλες τις διεπιφάνειες προσδιορίστηκαν τα ενεργειακά τους διαγράμματα που είναι πολύ σημαντικά για εφαρμογές τους σε μικροηλεκτρονικές διατάξεις. Από τα ενεργειακά διαγράμματα γίνεται ο υπολογισμός των φραγμάτων ηλεκτρονίων και οπών, τα οποία καθορίζουν την απόδοση μιας διάταξης.

Συνολικά, η διατριβή παρέχει σαφείς ενδείξεις ότι είναι εφικτός ο στοχευμένος σχεδιασμός ετεροδομών οργανικών–TMDs με επιθυμητά ηλεκτρονικά χαρακτηριστικά, χωρίς την ανάγκη χημικής τροποποίησης των TMDs. Οι διαπιστώσεις αυτές είναι ιδιαίτερα σημαντικές για την ανάπτυξη νέων ηλεκτρονικών και οπτοηλεκτρονικών διατάξεων χαμηλού κόστους, υψηλής ευελιξίας και λειτουργικότητας, όπως οργανικά τρανζίστορ πεδίου, φωτοανιχνευτές και διατάξεις μνήμης.

 

Η τριμελής συμβουλευτική επιτροπή:

Γεώργιος Κυριακού (Επιβλέπων), Καθηγητής, Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών
Δημήτριος Κουζούδης, Καθηγητής, Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών
Λεωνίδας Παλίλης, Καθηγητής, Τμήμα Φυσικής, Πανεπιστήμιο Πατρών

Σύντομο Βιογραφικό Ομιλητή (Speakers Short CV)

Εργασιακή Εμπειρία:

  • Μεταδιδακτορικός ερευνητής, Cardiff University - UK Catalysis HUB (2023-2024)
    Synchrotron Methods In Catalysis
  • Μεταδιδακτορικός ερευνητής,  The University of Manchester - UK Catalysis HUB - Harwell XPS (2022-2023)
    Operando X-ray photoelectron spectroscopy at the solid-liquid interface
  • Επικουρικό διδακτικό έργο,  Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών (2016-2022)
    Επιστήμη Υλικών & Εργαστήριο Φυσικής

Εκπαίδευση:

  • Υποψήφιος Διδάκτορας, Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών (2018-σήμερα)
     Μελέτη διεπιφανειών οργανικών ημιαγωγών με φυλλόμορφα υλικά με τη χρήση επιφανειακά ευαίσθητων τεχνικών με εφαρμογές σε οργανικά ηλεκτρονικά 
  • Μεταπτυχιακό Δίπλωμα Ειδίκευσης, Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών (2016-2018)
    Determination of the chemical composition and electronic structure of oxide thin films with applications in microelectronic devices by photoelectron spectroscopies 
  • Πτυχίο, τμήμα Επιστήμης Υλικών, Πανεπιστήμιο Πατρών (2010-2015)
    Σύνθεση και χαρακτηρισμός υπεραγώγιμων υλικών 

Βραβεία και Διακρίσεις:

  • Βραβείο καλύτερη επιστημονικής ανάρτησης, Harwell XPS Thematic Summer School 2024
    Considerations on the XPS analysis of 2H-TaS2
  • Υπότροφος της 2ης προκήρυξης του ΕΛΙΔΕΚ για υποψήφιους διδάκτορες
  • Υπότροφος του 44ου τακτικού προγράμματος υποτροφιών για μεταπτυχιακές σπουδές του Ιδρύματος Μποδοσσάκη
  • Βραβείο Αριστείας του Ιδρύματος Limmat για μεταπτυχιακές σπουδές
  • Πτυχίο μετ’ επαίνων, 1ος στη σειρά κατάταξης του έτους

Συνέδρια και Σεμινάρια: 

  •  C.Drivas, G.Kyriakou, C.R.A.Catlow, M.A.Isaacs, Considerations on the XPS analysis of 2H-TaS2 (0001)
    Harwell XPS Thematic Summer School 2024, Cardiff, UK, 09/09/24-13/09/24
  • C.Drivas, E.Jones, R.Weatherup, M.Isaacs, C.Parlett, Operando X-ray photoelectron spectroscopy at the solid-liquid interface
    10th UK Catalysis Conference (UKCC), Loughborough, UK, 03/01/24-05/01/24
  • C.Drivas, M.A.Isaacs, C.M.A.Parlett, Decoration of zirconium oxide nanoparticles with tungsten oxide for fructose dehydration
    SCI Catalysis for Sustainable Future, London, UK, 14/06/23
  • C.Drivas, S.Kennou, Electronic properties of the interfaces between Cu-phthalocyanine and 2H-MoS2 and 2H-TaS2 single crystals
    5th International Conference on Applied Surface Science, Mallorca, Spain, 25/04/22-28/04/22
  • C.Drivas, F.Iacovella, G.Deligeorgis, S.Kennou, Comparative study of the electronic structure of poly(3-hexylthiophene) / MoS2 interfaces by photoelectron spectroscopies
    4th International Conference on Applied Surface Science, London, UK, 28/06/21-29/06/21
  • C.Drivas, F.Iacovella, G.Deligeorgis, S.Kennou, In situ study of poly(3-hexylthiophene) / MoS2 interface by photoelectron spectroscopies
    35th Panhellenic Conference on Solid State Physics and Materials Science, Athens, Greece, 26/9/21-29/09/21
  • C.Drivas, S.Kennou, An interface study of the oligomer P3HT on the basal plane of MoS2 by photoelectron spectroscopies
    34th Panhellenic Conference on Solid State Physics and Materials Science, Patras, Greece, 11/09/19-14/09/19
  • C.Drivas, C.Alexopoulou, A.Petala, Z.Frontistis, D.I.Kondarides, D.Mantzavinos, S.Kennou, X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS): A complementary technique for material characterisation, insight into the copper (I) phosphide catalyst
    9th International Conference of the Hellenic Crystallographic Association, Patras, Greece, 05/10/18-7/10/18
  • C.Drivas, M.A.Botzakaki, S.N.Georga, C.A.Krontiras, S.Kennou, Synthesis of Ultra-Thin Oxide Films Interfaces. Determination of their Chemical Composition and the Band Bending
    11th Panhellenic Scientific Conference on Chemical Engineering, Thessaloniki, Greece, 25/06/17-28/06/17

Επιλεγμένες δημοσιεύσεις:
           Συνολικά: 33 δημοσιεύσεις, 1018 αναφορές, h-index 17, Google Scholar

  •  C. Drivas, S. Kennou, G. Kyriakou, Phthalocyanine interfaces with MoS2 (0001): The effect of the metal centre on the charge transfer, Appl Surf Sci  682 (2025) 161672. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2024.161672 
  • E.S. Jones, C. Drivas, J.S. Gibson, J.E.N. Swallow, L.A.H. Jones, T.D.J. Bricknell, M.A. van Spronsen, G. Held, M.A. Isaacs, C.M.A. Parlett, R.S. Weatherup, In Situ Formation of Suspended Graphene Windows for Lab‐Based XPS in Liquid and Gas Environments, ChemCatChem  16 (2024). https://doi.org/10.1002/cctc.202400239 
  • M.A. Isaacs, C. Drivas, R. Lee, R. Palgrave, C.M.A. Parlett, D.J. Morgan, XPS surface analysis of ceria-based materials: Experimental methods and considerations, Applied Surface Science Advances  18 (2023) 100469. https://doi.org/10.1016/j.apsadv.2023.100469 
  • C. Drivas, F. Iacovella, G. Deligeorgis, S. Kennou, Electronic properties of the Poly(3-hexylthiophene) / MoS2 interfaces: The influence of the substrate, Appl Surf Sci  572 (2022) 151372. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.151372 
  • C. Drivas, M.A. Botzakaki, S.N. Georga, C.A. Krontiras, S. Kennou, Interface band offset determination of ultra-thin oxides grown on TiO2 and ZnO by x-ray photoelectron spectroscopy, J Phys D Appl Phys 54 (2021) 285301. https://doi.org/10.1088/1361-6463/abf9db 
  • S. Korkos, N.J. Xanthopoulos, M.A. Botzakaki, C. Drivas, S. Kennou, S. Ladas, A. Travlos, S.N. Georga, C.A. Krontiras, XPS analysis and electrical conduction mechanisms of atomic layer deposition grown Ta2O5 thin films onto p-Si substrates, Journal of Vacuum Science & Technology A 38 (2020) 032402. https://doi.org/10.1116/1.5134764