Μεταφορά υμενίων γραφενίου για ανάπτυξη ηλεκτροδίων βασισμένα στο γραφένιο
Creators: name: Παπάς, Δημήτρης Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Γραφένιο-Μεταφορά
Ηλεκτρόδια
Graphene-Transfer
Electrodes

description: Η απομόνωση του γραφενίου το 2004 άνοιξε το δρόμο στην εποχή των διδιάστατων υλικών. Το 2010 το βραβείο Nobel φυσικής απονεμήθηκε στους A. Geim και K.S. Novoselov για την απομόνωση και μελέτη ενός μονοατομικού φύλλου γραφίτη. Από τότε μέχρι και σήμερα τεράστια πρόοδος έχει συντελεστεί στην τεχνολογία ανάπτυξης του γραφενίου και πλέον η ανάπτυξή του είναι εφικτή σε μεγάλη κλίμακα. Λόγω των πολύ καλών μηχανικών του ιδιοτήτων, της διαφάνειάς του, της αγωγιμότητάς του και του ολοένα και χαμηλότερου κόστους παραγωγής, το γραφένιο αποτελεί ένα από τα πιο ελκυστικά υλικά για εφαρμογή του ως διαφανές αγώγιμο ηλεκρόδιο σε εφαρμογές όπως είναι οι εύκαμπτες Οργανικές Διατάξεις Εκπομπής Φωτός (Organic Light Emitting Diodes, OLEDs) καθώς και τα εύκαμπτα οργανικά φωτοβολταϊκά (Organic Photovoltaic, OPVs). Παρά την ταχύτατη τεχνολογική πρόοδο, η ενσωμάτωση του γραφενίου σε τέτοιες εφαρμογές παρουσιάζει αρκετές προκλήσεις. Η βασικότερη εξ΄αυτών είναι η μεταφορά του από τα υποστρώματα ανάπτυξης, σε υποστρώματα κατάλληλα για ανάπτυξη διατάξεων.Βασικός στόχος της εργασίας αυτής ήταν η ανάπτυξη μιας μεθόδου για την μεταφορά γραφενίου το οποίο έχει αναπτυχθεί σε δισκία πυριτίου με εξαχνωμένο μέταλο-καταλύτη στην επιφάνειά τους. Τα πρώτα δύο κεφάλαια συνιστούν το θεωρητικό μέρος της εργασίας. Το πρώτο κεφάλαιο περλαμβάνει μια εισαγωγή στο γραφένιο, περιγράφεται η ανάπτυξή του με Χημική Εναπόθεση Ατμών και γίνεται μια ανασκόπηση των κυριότερων μεθόδων μεταφοράς βάση της βιβλιογραφίας. Το δεύτερο κεφάλαιο περιλαμβάνει την περιγραφή των μεθόδων χαρακτηρισμού που χρησιμοποιήθηκαν καθώς και κάποια βασικά στοιχεία της φασματοσκοπίας Raman στο γραφένιο. Το πειραματικό μέρος περιλαμβάνει τα υπόλοιπα κεφάλαια. Στο τρίτο κεφάλαιο αναφέρονται οι πειραματικές συνθήκες ανάπτυξης του γραφενίου με Χημική Εναπόθεση Ατμών. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται εφαρμογή τριών μεθοδολογιών μεταφοράς γραφενίου και αξιολόγησή τους. Το πέμπτο κεφάλαιο περιλαμβάνει μελέτη των τάσεων και του doping σε υμένια γραφενίου που έχουν μεταφερθεί, μέσω φασματοσκοπίας Raman. Στο έκτο κεφάλαιο γίνεται μεταφορά και χαρακτηρισμός πολυστρωματικού γραφενίου ενώ στο έβδομο μελετώνται οι συνθήκες για την εγχάραξη πολυστρωματικού γραφενίου με laser βραχέων παλμών
description: The isolation of graphene in 2004 paved the way into the era of two-dimensional materials. In 2010 A. Geim and K.S. Novoselov were awarded the Nobel Physics prize for the isolation and study of a single sheet of graphite. Since then, tremendous progress has been achieved in graphene growth technology making large-scale graphene growth feasible. Due to its very good mechanical properties, transmittance, conductivity and increasingly lower production cost, graphene is considered one of the most attractive materials for use as transparent conducting electrode in applications such as Organic Light Emmiting Diodes (OLEDs) as well as Organic Photovoltaics (OPVs). Despite the fast technological progress, integration of graphene in such applications faces several challenges, the most important being the transfer of graphene, from growth substrates, onto substrates suitable for device fabrication. The basic aim of this work was the development of a transfer method for graphene grown on metal evaporated wafers. The first two chapters constitute the theoretical part. The first chapter includes an introduction to graphene, a description of graphene growth by Chemical Vapor Deposition and a review of the most important graphene transfer methods according to literature. The second chapter includes a description of the characterization methods employed, as well as some basic elements of Raman spectroscopy in graphene. The experimental part includes chapters three to seven. Chapter three describes the experimental conditions of graphene growth by Chemical Vapor Deposition. Chapter four includes the development of three graphene transfer methods and their comparison. Chapter five includes a study of mechanical stresses and doping in transferred graphene films by Raman spectroscopy. In chapter six, multilayer graphene transfer is performed and the sample is characterized, while in chapter seven we study the experimental conditions for ultrafast laser scribbing of multilayer graphene