Μελέτη των μηχανισμών εκπομπής ιόντων και ηλεκτρονίων από μικρο/νανοδομημένες επιφάνιες πυριτίου με την επίδραση υπέρβραχέων παλμών λέιζερ

 
Το τεκμήριο παρέχεται από τον φορέα :
Πανεπιστήμιο Κρήτης
Αποθετήριο :
E-Locus Ιδρυματικό Καταθετήριο
δείτε την πρωτότυπη σελίδα τεκμηρίου
στον ιστότοπο του αποθετηρίου του φορέα για περισσότερες πληροφορίες και για να δείτε όλα τα ψηφιακά αρχεία του τεκμηρίου*
κοινοποιήστε το τεκμήριο




2008 (EL)
Study of electron and ion emission mechanisms from micro/nano-structured Si surfaces using ultrashort laser pulses
Μελέτη των μηχανισμών εκπομπής ιόντων και ηλεκτρονίων από μικρο/νανοδομημένες επιφάνιες πυριτίου με την επίδραση υπέρβραχέων παλμών λέιζερ

Ζορμπά, Βασιλεία

Φωτάκης, Κωνσταντίνος

Σε αυτή την εργασία, μελετάμε τους μηχανισμούς εκπομπής ηλεκτρονίων από μικρο/νανο-δομημένο πυρίτιο (Si) παρουσία ενεργού αερίου (SF6). Εξετάζουμε τις αλλαγές στη μορφολογία, δομή και σύσταση των κατεργασμένων επιφανειών και συσχετίζουμε με τα χαρακτηριστικά εκπομπής πεδίου, όπως το κατώφλι εκπομπής πεδίου, η εκπεμπόμενη πυκνότητα ρεύματος και η ενίσχυση του ηλεκτρικού πεδίου. Διαφορετικές πηγές λέιζερ χρησιμοποιούνται στα πλαίσια της παρούσας δουλειάς με παλμούς ns, ps και fs διάρκειας. Οι αναπτυσσόμενες δομές αποτελούνται από μικρο-κώνους οι οποίοι κοσμούνται από δομές κλίμακας νανομέτρου. Η επιφάνεια των κώνων αποτελείται από ένα στρώμα νανο-κρυσταλλικού πυριτίου, με προσμίξεις θείου (S) σε μεγάλη συγκέντρωση. Η ύπαρξη του θείου εισάγει στάθμες προσμίξεων στο ενεργειακό χάσμα του πυριτίου, και οι αλλαγές στη συγκέντρωσή του μπορούν να προσεγγιστούν ποιοτικά μέσω μετρήσεων οπτικής απορρόφησης σε ενέργειες μικρότερες του ενεργειακού χάσματος. Συγκρίνουμε το κατώφλι εκπομπής πεδίου και την ολική ενίσχυση του ηλεκτρικού πεδίου όπως αυτό προκύπτει από την εξίσωση Fowler-Nordheim, με αυτή η οποία προκύπτει βάσει της μακροσκοπικής γεωμετρίας των δομών (σε μικρο-κλίμακα). Παρά το γεγονός ότι η ενίσχυση του πεδίου ακολουθεί την τάση που προβλέπεται από τη γεωμετρία των δομών, οι απόλυτες τιμές διαφέρουν. Εξετάζουμε το βαθμό στον οποίο άλλοι παράγοντες, όπως το αλλαγμένο έργο εξαγωγής του υλικού ή η ύπαρξη τραχύτητας σε νανο-κλίμακα μπορεί να επηρεάσει τα αποτελέσματα. Η ολική τραχύτητα των δομών υπολογίζεται μέσω μετρήσεων ιδιοτήτων διαβροχής, οι οποίες αποκαλύπτουν μια σημαντική αύξηση της υδροφοβικότητας του πυριτίου μετά την ακτινοβόλησή του με λέιζερ. (EL)
Silicon (Si) is a material widely used in electronic and optoelectronic applications. Its properties combined with its abundance and low-cost, have constituted Si as the basis of the integrated circuit (IC) technology and made its use possible in a number of applications in everyday life. Compatibility to this technology as a means of avoiding multilevel interconnects, thus increasing reliability and minimizing manufacturing costs, is very important for commercial viability. But despite the advantages of Si, as in any other material, there are limitations for its use in certain types of applications. In order to overcome these limitations and extend the use of Si based devices in interdisciplinary applications, extensive research has been directed in finding ways to improve silicon’s properties Bottom-up and top-down fabrication approaches have been implemented for addressing this problem. In many cases, the key engineering challenges are related to the application of this technology beyond the laboratory environment. To this end, a significant amount of research effort has been devoted in quest of fabrication techniques with limited processing steps which can optimize and/or extend the properties of Si, in low vacuum and cleanliness conditions. This thesis describes a method which exploits a number of phenomena taking place under the action of intense pulsed laser irradiation of crystalline Si in the presence of a reactive gas, in order to induce morphological, structural and compositional modifications on its surface. The resulting structures, apart from their unique (conical) morphology, also exhibit improved optical, electronic and wetting response. In particular, proper tuning of the laser and reactive gas parameters can lead to the formation of structures which exhibit: a) Increased absorptance of more than 90% even for below-bandgap wavelengths and throughout a wide spectral range (250 nm<λ<2.5 μm). b) Low-threshold field-electron emission, with a threshold as low as 2.5 V/μm, comparable to that observed in some of the best field emitters to date (e.g. carbon nanotubes). c) Hydrophobic, or even superhydrophobic and highly water repellent behavior equivalent to that of the “model” superhydrophobic and water repellent natural surface (lotus leaf). (EN)

Τύπος Εργασίας--Διδακτορικές διατριβές
text

Πανεπιστήμιο Κρήτης (EL)
University of Crete (EN)

Αγγλική γλώσσα

2008-02-08


Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Φυσικής--Διδακτορικές διατριβές



*Η εύρυθμη και αδιάλειπτη λειτουργία των διαδικτυακών διευθύνσεων των συλλογών (ψηφιακό αρχείο, καρτέλα τεκμηρίου στο αποθετήριο) είναι αποκλειστική ευθύνη των αντίστοιχων Φορέων περιεχομένου.