Surface properties of doped and undoped AlN thin films: Drop measurements and Surfa
Creators: name: Ντομπρουγκίδης, Βιτάλιος Οδυσσέα
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2017
Subjects: Νιτρίδια αλουμινίου
Επιφανειακή ενέργεια
Φωτοκατάλυση
Alouminium nitride
Surface free energy
Photocatalysis

description: Τα τελευταία χρόνια τα βακτήρια έχουν αναπτύξει ιδιαίτερη αντοχή απέναντι στα φάρμακα που παραδοσιακά χρησιμοποιούνται για την αντιμετώπισή τους. Αυτό είναι αποτέλεσμα γεννετικών μεταλλάξεων καθώς επίσης και της εκτεταμένης και ασκοπής χρήσης αντιβιοτικών που επιδεινώνουν την κατάσταση. Για να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα, οι επιστήμονες στράφηκαν σε νέες καινοτόμες μεθόδους. Η νανοτεχνολογία προσφέρει τα απαραίτητα εργαλεία για την σύνθεση υλικών με ιδιαίτερες δομές και ιδιότητες, ικανά να καταπολεμήσουν τα βακτήρια.Η έρευνα σε υλικά που παρουσιάζουν αντιμικροβιακές ιδιότητες είναι εκτεταμένη και στοχεύει σε τρόπους βελτιστοποίησης της απόδοσής τους. Πολλά από τα υλικά αυτά παρουσιάζουν παράλληλα και φωτοκαταλυτικές ιδιότητες, γεγονός που διευρύνει κατά πολύ το πεδίο των εφαρμογών τους ( αυτοκαθαριζόμενες επιφάνειες, αποστείρωση εργαλείων, διάσπαση οργναικών βαφών, κτλ...) Σε αυτές τις εφαρμογές, η ικανότητα διαβροχής της επιφάνειας ενός υλικού είναι σημαντική και σχετίζεται άμεσα με την ελεύθερη επιφανεικά ενέργεια. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκαν λεπτά υμένια νιτριδίων αλουμινίου (AlN) για τον καθορισμό της επιφανειακής τους ενέργειας. Διάφοροι πειραματικοί τρόποι διερευνήθηκαν και επιλέχθηκε η μέτρηση της γωνίας επαφής σταγόνας υγρού-στερεού (δείγματος) για την σχετική απλότητα στην πειραματική εφαρμογή του και την επαρκή ακρίβεια στις μετρήσεις. Λαμβάνοντας υπόψιν την θεωρητική προσέγγιση των Owen &amp; Wendt, δύο είδη υγρών χρησιμοποιήθηκαν (νερό και διιωδιομεθάνιο) και υπολογίστηκε η επιφανειακή ενέργεια διαφόρων δειγμάτων. Χρησημοποιήθηκαν καθαρά, αλλά και με προσμίξεις Ερβίου (Er) υμένια AlN, καθώς επίσης και διαφορετικές μορφολογίκές δομές (κοκκώδη και κολωνοειδή) για να διερευνηθεί η επίδραση αυτών των παραμέτρων. Τέλος, ληφθηκαν υπόψιν οι παράγοντες του πάχους των δειγμάτων, θερμικής κατεργασίας και παρουσίας οξυγόνου. Από τα αποτελέσματα παρατηρήθηκε πως η στοιχειομετρία παίζει ιδιαίτερο ρόλο στην επιφανειακή ενέργεια, καθώς φαίνεται να έχει μεγάλη επίδραση ακόμα και με μικρό ποσοστό πρόσμιξης. Αντίθετα, οριστική συσχέτιση του πάχους (και εν συνεπεία της τραχύτητας) και της επίδρασης του δεν επιτεύχθηκε και περισσότερη και εντατικότερη μελέτη χρειάζεται
description: Over the last years more and more bacteria become resistant to drugs and antibiotics, traditionally used so far for such treatment. Natural resistance in certain bacteria or genetic mutation, along with the extend use of antibiotics have led to rapid increase of this problem. Scientists have turned to new methods in order to address to this problem. Material engineering at the nanoscale provides the possibility to synthesize compounds, with structures and properties that could be suitable for use against bacteria. Study for materials exhibiting antimicrobial properties is extended and researchers are focused on ways to enhance their performance. Many of these materials exhibit also photocatalytic properties, which broadens their range of application (self-cleaning surfaces, sterilization, organic compound degradation, etc…). In these applications, the wettability of a material’s surface is of great importance and is directly related to the surface free energy. In the present work thin films of aluminium nitride (AlN) were studied in order to determine their surface free energy. Several methods were investigated and contact angle measurements were chosen for their experimental simplicity (only 2 liquids) and the reliability, since it provides relatively accurate results. By using the Owen &amp; Wendt approach, two liquids were used (water and diiodomethane) and surface free energy was calculated for a variety of samples. Pure and doped, with Erbium (Er), AlN were used, as well as different morphological structures (nanogranular, columnar) in order to investigate the effect of these parameters onto the surface energy. The factors of thickness, thermal post treatment and the oxygen contamination were also taken into account. From the results it was noticed that stoichiometry plays a key role in surface free energy as it seems to have a great effect even when doping is small. On the other hand, conclusive correlation between the thickness and its effect could not be achieved and more work needs to be done.
description: Σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Γκρενόμπλ (Γαλλία), το ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, και το CNRS (Centre National de la Researche Scientifique, Γαλλία)