Your browser does not support JavaScript!

Αρχική    Φασματοσκοπία πλάσματος επαγόμενου από λέιζερ υπεριώδους υπερβραχέων παλμών στο χαρακτηρισμό λεπτών υμενίων πολλαπλών επιστρώσεων  

Αποτελέσματα - Λεπτομέρειες

Προσθήκη στο καλάθι
[Προσθήκη στο καλάθι]
Κωδικός Πόρου 000426174
Τίτλος Φασματοσκοπία πλάσματος επαγόμενου από λέιζερ υπεριώδους υπερβραχέων παλμών στο χαρακτηρισμό λεπτών υμενίων πολλαπλών επιστρώσεων
Άλλος τίτλος UV - Femtosecond laseri induced breakdown spectroscopy for the characterization of multi-layered thin films
Συγγραφέας Γιαννάκαρης, Νικόλαος Π.
Σύμβουλος διατριβής Άγγλος, Δημήτριος
Μέλος κριτικής επιτροπής Παπάζογλου, Δημήτριος
Περγαντής, Σπυρίδων
Περίληψη Η εφαρμογή της φασματοσκοπίας πλάσματος επαγόμενου από λέιζερ (laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS) στη μελέτη στερεών υλικών παρέχει τη δυνατότητα διεξαγωγής επιφανειακής στοιχειακής ανάλυσης (surface mapping) αλλά και διαστρωματικού χαρακτηρισμού (depth profiling) επάλληλων στρώσεων υλικών. Η στοιχειακή σύσταση κάθε επίστρωσης προκύπτει μέσω της ανάλυσης των διαδοχικών φασμάτων ατομικής εκπομπής πλάσματος (φασμάτων LIBS) που συλλέγονται από ένα σημείο. Η αναγκαιότητα βελτιστοποίησης της χωρικής ανάλυσης έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη της μικροσκοπίας LIBS (micro-LIBS) με χρήση παλμών χαμηλής ενέργειας (1 – 100) μJ από λέιζερ που εκπέμπουν παλμούς χρονοδιάρκειας (50 - 500) fs. Με τη χρήση υπερβραχέων παλμών αποφεύγονται θερμικά φαινόμενα κατά την αλληλεπίδραση της ακτινοβολίας λέιζερ με το υπόστρωμα και επιτυγχάνεται ομοιόμορφη αποδόμηση με το ρυθμό απομάκρυνσης του υλικού να είναι της τάξεως των μερικών δεκάδων νανομέτρων (nm) ανά παλμό. Τα χαρακτηριστικά αυτά καθιστούν την τεχνική fs-LIBS ιδανική για το χαρακτηρισμό λεπτών υμενίων (thin films) σε πραγματικό χρόνο (in-situ, in real time) γεγονός το οποίο διανοίγει προοπτικές για την εφαρμογή της τεχνικής στην παρακολούθηση και έλεγχο βιομηχανικών διεργασιών. Κύριο στόχο της παρούσας έρευνας αποτελεί η ανάπτυξη κατάλληλης μεθοδολογίας fs-LIBS που θα επιτρέπει την ταχεία διεξαγωγή διαστρωματικής ανάλυσης για το χαρακτηρισμό δειγμάτων με πολλαπλές επιστρώσεις λεπτών υμενίων, που παράγονται στη βιομηχανία οργανικών φωτοβολταϊκών στοιχείων. Ζητούμενο είναι η δυνατότητα εξαγωγής στοιχειακής πληροφορίας από πολύ μικρά πάχη υμενίων, μικρότερα των 100 nm, με χρήση ενός παλμού λέιζερ (single-shot analysis). Μελετώνται δείγματα που αποτελούνται από διαδοχικές στρώσεις νιτριδίου του πυριτίου (Si3N4), DMD (Dielectric (ZnO, Al2O3)- Metal (Ag)- Dielectric (ZnO, Al2O3)) που φέρουν επικάλυψη υμενίου οργανικού πολυμερούς, εναποτεθειμένων σε εύκαμπτο πλαστικό υπόστρωμα (PET). Επίσης, εξετάζονται λεπτά υμένια οξειδίου του ινδίου και κασσιτέρου (Indium-Tin Oxide, ITO) που έχουν αποτεθεί σε νιτρίδιο πυριτίου. Όλα τα υμένια που εξετάζονται έχουν πάχος από (10 – 250) nm. Για το σχηματισμό πλάσματος χρησιμοποιείται ως πηγή ακτινοβολίας υβριδικό λέιζερ χρωστικών-διεγερμένων διμερών KrF με κεντρική συχνότητα εκπομπής στα 248 nm και παλμούς χρονοδιάρκειας 450 fs, οι οποίοι εστιάζονται στην επιφάνεια των υμενίων σε περιοχή διαμέτρου 50 μm. H εκπεμπόμενη από το πλάσμα ακτινοβολία συγκεντρώνεται μέσω τηλεσκοπίου και οδηγείται σε φασματογράφο, όπου αναλύεται φασματικά και καταγράφεται σε ανιχνευτή τύπου ICCD, ο οποίος επιτρέπει χρονική ανάλυση της εκπομπής στην κλίμακα των δεκάδων ns. Με τυπικές τιμές ροής ενέργειας λέιζερ στην επιφάνεια του δείγματος από (0.1 – 2) J/cm2, επιτυγχάνεται πολυστοιχειακή διαστρωματική ανάλυση με μέσο βάθος διείσδυσης ή βήμα (40 – 150) nm/παλμό, η οποία επιτρέπει την ανίχνευση σήματος, κυρίως από μεταλλικά στοιχεία (Ag, Al, Zn, στην περίπτωση του υμενίου DMD, ή Ιn στην περίπτωση του υμενίου ITO) που αντιστοιχούν σε μάζα μικρότερη του 1 ng, ενώ το όριο ανίχνευσης προσεγγίζει τα μερικά pg. Με σκοπό τη βελτίωση της ευαισθησίας της μεθόδου εξετάζεται η διεξαγωγή των μετρήσεων με χρήση ζέυγους παλμών λέιζερ (Double Pulse, DP-LIBS), οι οποίοι απέχουν χρονικώς μεταξύ τους κατά (10 – 200) ps. Ο διαχωρισμός των παλμών λέιζερ στο χρόνο πραγματοποιείται μέσω συμβολόμετρου τύπου Michelson το οποίο επιτρέπει τη διαίρεση του αρχικού παλμού σε δύο παλμούς με μεταβλητή χρονική διαφορά και λόγο ενέργειας μεταξύ τους. Μελέτες σε επιστρώσεις ITO αποδεικνύουν ότι με τη μέθοδο DP-LIBS καθίσταται εφικτή η ενίσχυση του σήματος εκπομπής περίπου κατά πέντε φορές, ανάλογα με την ροή ενέργεια της δέσμης λέιζερ καθώς και το είδος της μετάβασης που μελετάται, συγκριτικά με μετρήσεις ενός παλμού (Single Pulse, SP-LIBS) διατηρώντας το σύνολο της ενέργειας που προσπίπτει στο δείγμα σταθερό. Τέλος, μελετήθηκε η επίδραση λεπτής μεταλλικής επίστρωσης αργιλίου (πάχους μερικών νανομέτρων) στο φάσμα LIBS υποστρώματος γυαλιού μικροσκοπίου στο πλαίσιο μελέτης της ενισχυτικής δράσης λεπτών μεταλλικών υμενίων στην παραγωγή πλάσματος σε διαφανή υποστρώματα (nanofilm-enhanced LIBS, ΝΕ – LIBS).
Φυσική περιγραφή 116 σ. : πίν., σχήμ., εικ. ; 30 εκ.
Γλώσσα Ελληνικά
Θέμα Depth profiling
In-situ DP-LIBS
LIBS
NE-LIBS
Διαστρωματική ανάλυση
Λεπτά υμένια
Πλάσμα
Ημερομηνία έκδοσης 2019-11-29
Συλλογή   Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Χημείας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης
  Τύπος Εργασίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης
Εμφανίσεις 19

Ψηφιακά τεκμήρια
No preview available

Δεν έχετε δικαιώματα για να δείτε το έγγραφο.
Δεν θα είναι διαθέσιμο έως: 2021-11-29