Termosähköisyys ja orgaaniset- epäorgaaniset hybridimateriaalit KE-35.5100 Epäorgaanisen kemian tutkimusprojekti 29.1.2016 Manu Tenhunen.

Esitys aiheesta: "Termosähköisyys ja orgaaniset- epäorgaaniset hybridimateriaalit KE-35.5100 Epäorgaanisen kemian tutkimusprojekti 29.1.2016 Manu Tenhunen."— Esityksen transkriptio:

1 Termosähköisyys ja orgaaniset- epäorgaaniset hybridimateriaalit KE-35.5100 Epäorgaanisen kemian tutkimusprojekti 29.1.2016 Manu Tenhunen

2 Termosähköisyys Termosähköisen ilmiön avulla voidaan muuttaa lämpöä sähköksi Ilmiön voimakkuutta kuvataan ZT-arvolla: ZT = S 2 T/(ρK T ) Elementti koostuu useista yhteen liitetyistä n- ja p-tyypin puolijohteista Manu Tenhunen 29.1.2016

3 Termosähköisen elementin rakenne Manu Tenhunen 29.1.2016

4 Orgaaniset superhilat termosähköisessä materiaalissa Yleistyneet MLD:n yleistymisen myötä Laskevat lämmönjohtavuutta hajauttamalla fotoneja eri tasojen yhtymäkohdissa Voivat kasvattaa Seebeckin vakiota suodattamalla elektroneja (electron filtering) – hajauttaa pienienergisiä varauksenkantajia Kasvattavat resistiivisyyttä  Rakenteen optimointi tärkeää Manu Tenhunen 29.1.2016

5 Tutkimusta orgaanisista molekyyleistä Tynell ja Karppinen et al. ovat tutkineet 4-aminofenolia (AP), 4,4’-oxydianiliinia (ODA) sekä hydrokinonia (HQ) XRR ja FTIR –mittauksilla varmistettiin että rakenteet ovat oikeita Kaikki molekyylit antoivat samansuuntaisia tuloksia termosähköisiä ominaisuuksia mitatessa T. Tynell, H. Yamauchi, and M. Karppinen, “Hybrid inorganic–organic superlattice structures with atomic layer deposition/molecular layer deposition,” J. Vac. Sci. Technol. A Vacuum, Surfaces, Film., vol. 32, no. 1, p. 01A105, 2014. Manu Tenhunen 29.1.2016

6 Tutkimusta orgaanisista molekyyleistä Manu Tenhunen 29.1.2016 T. Tynell, H. Yamauchi, and M. Karppinen, “Hybrid inorganic–organic superlattice structures with atomic layer deposition/molecular layer deposition,” 2014.

7 Tutkimusta orgaanisista molekyyleistä Toisessa artikkelissa tutkittiin lämmönjohtavuutta T. Tynell, A. Giri, J. Gaskins, P. E. Hopkins, P. Mele, K. Miyazaki, and M. Karppinen, “Efficiently suppressed thermal conductivity in ZnO thin films via periodic introduction of organic layers,” J. Mater. Chem. A, vol. 2, no. 31, p. 12150, 2014. Manu Tenhunen 29.1.2016 Näyte κ (W/(m K)) ZnO43 ZnO:HQ (99:1)7,16 ± 1,44 ZnO:HQ (49:1)4,15 ± 0,43 (Zn 0.98 Al 0.02 )O6,68 ± 1,15 (Zn 0.98 Al 0.02 )O:HQ (49:1)3,58 ± 0,27

8 Oma tutkimus Alkuperäisenä ideana tutkia HQ-hybridinäytteiden ominaisuuksia Seebeck-mittaukset ja XRR itse Pietsosähköiset mittaukset Britanniassa Manu Tenhunen 29.1.2016 NäyteRakenne 1ZnO 2ZnO:HQ (99:1) 3ZnO:HQ (29:1) 49ZnO + (HQ:9ZnO) 59 599ZnO + ((HQ:Zn) 5 -99ZnO) 5 660ZnO + ((HQ:Zn) 5 -50ZnO) 9 750ZnO + ((HQ:Zn) 10 -50ZnO) 9 830ZnO + ((HQ:Zn) 30 -30ZnO) 9

9 Oma tutkimus Picosun Sunale R-100 –reaktori –220 °C lämpötila, DEZ 0,5/2 s, H 2 O 0,5/2 s, HQ 160 °C ja 12/12 s. –Noin 600 sykliä per näyte ~ noin 100 nm paksuus Kolme substraattia –Piikiekko, lasi ja alumiinilla päällystetty piikiekko Manu Tenhunen 29.1.2016

10 Omia tutkimustuloksia Manu Tenhunen 29.1.2016

11 Omia tutkimustuloksia XRR-mittauksissa nähtiin superhilat Pietsosähköiset mittaukset eivät ehtineet seminaariin Seebeck-mittauksissa oli ongelmia –Suurin osa näytteistä ei johtanutkaan sähköä (5-8) –Laitteen toiminta ja käyttö oli epävarmaa  Referenssinäytteelle noin -140 µV/K ja 99:1 näytteelle - 55 µV/K Manu Tenhunen 29.1.2016 TasoTiheys (g/cm 3 )Paksuus (nm)Karheus (nm) ZnO (pelkkä)5,358297,5152,2845 HQ-taso2,18830,69081,509 ZnO-taso5,663216,9971,875

12 Jatkotutkimus mahdollisuuksia Tarkempi rakennetutkimus hybridimateriaaleille –Miksei johtanut sähköä? Tutkia missä menee raja hybridimateriaalien sähkönjohtavuudelle Uudet materiaalit ja molekyylit –Eri orgaanisia molekyylejä tutkittu todella vähän Manu Tenhunen 29.1.2016

13 Kiitos Kysyttävää? Manu Tenhunen 29.1.2016