Μελέτη ιδιοτήτων εκπομπής πεδίου τρισδιάστατων καθόδων οξειδίου του γραφένιου

Abstract

Από το 2004 και έπειτα, ύστερα από την απομόνωση του δισδιάστατου κρυστάλλου του γραφενίου, καταβάλλεται μεγάλη προσπάθεια από την επιστημονική κοινότητα για την ένταξη του σε ένα πλήθος εφαρμογών. Το γραφένιο αποτελεί ένα υλικό με μοναδικές ηλεκτρικές ιδιότητες το οποίο εμφανίζει υψηλή κινητικότητα φορέων αγωγιμότητας. Επιπρόσθετα παρουσιάζει εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες, όπως υψηλή μηχανική αντοχή και ευκαμψία, καθώς επίσης και υψηλή θερμική αγωγιμότητα. Όλες αυτές οι ιδιότητες καθιστούν το γραφένιο έναν εξαιρετικό υποψήφιο για πολλές νανοτεχνολογικές εφαρμογές, όπου οι επιστήμονες ευελπιστούν ότι θα αντικαταστήσει σταδιακά το πυρίτιο. Μια από τις εφαρμογές αυτές είναι η χρήση του γραφενίου και ιδιαίτερα του RGO (Reduced Graphene Oxide), ως εκπομπός πεδίου. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκαν τα χαρακτηριστικά της ψυχρής εκπομπής πεδίου από RGO, το οποίο προέρχεται από διαφορετικές μεθόδους αναγωγής του GO (χημική αναγωγή με αντιδρόν μέσο NaOH ή KOH και θερμική αναγωγή), αναμεμιγμένο με πολυμερές P3HT σε διάφορες συγκεντρώσεις, ώστε να βελτιστοποιηθεί η εκπομπή πεδίου. Επίσης μελετήθηκαν τα χαρακτηριστικά εκπομπής πεδίου από το flower graphene τοποθετημένο πάνω σε υποστρώματα πυριτίου, στην επιφάνεια των οποίων είχαν εγχαραχθεί μικροκωνικές δομές (ακίδες) με τη χρήση laser.

Since 2004 and the isolation of the 2D crystal of graphene, an intense effort has been devoted by the scientific community, to integrate graphene into a variety of applications. Graphene is a material with unique electrical properties and it appears to have high mobility of charge carriers. In addition, graphene exhibits excellent mechanical properties, such as high mechanical strength and flexibility, as well as high thermal conductivity. All these quality properties make graphene an excellent candidate for many nanotechnology applications and hence scientists believe that it will gradually replace silicon. Among the many applications of graphene, the most important is the use of graphene and especially the use of RGO (Reduced Graphene Oxide) in order to develop flexible optoelectronic devices as field emitters. In the present diploma thesis they have been studied the characteristics of cold field emission from RGO composites with P3HT polymer, in different ratios, to optimize the field electron emission. The RGO have been derived from different reduction methods of GO such as chemical reduction, with NaOH and KOH as reducing agents, and thermal reduction. In addition they have been studied the field emission characteristics of flower graphene, deposited onto silicon substrates with laser induced micro-conical structures (spikes) on them.