Αυτοργάνωση και εγχάραξη με πλάσμα για την κατασκευή νανονημάτων πυριτίου και εφαρμογές

Σμυρνάκης, Άθανάσιος; Smyrnakis, Athanasios

dc.contributor.author	Σμυρνάκης, Άθανάσιος	el
dc.contributor.author	Smyrnakis, Athanasios	en
dc.date.accessioned	2017-09-06T10:26:12Z
dc.date.issued	2017-09-06
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45529
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.2772
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Διεργασία πλάσματος	el
dc.subject	Νανοκατασκευαστική	el
dc.subject	Νανονήματα πυριτίου	el
dc.subject	Φωτοβολταϊκά	el
dc.subject	Αυτοργάνωση νανοδομών	el
dc.subject	Plasma etching	en
dc.subject	Nanofabrication	el
dc.subject	Silicon nanowires	el
dc.subject	Self-assembly	el
dc.subject	Photovoltaics	el
dc.title	Αυτοργάνωση και εγχάραξη με πλάσμα για την κατασκευή νανονημάτων πυριτίου και εφαρμογές	el
dc.title	Self-assembly and plasma etching for silicon nanowire fabrication and applications	en
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ	el
heal.classification	ΝΑΝΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ	el
heal.classification	ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΚΑΙ ΝΑΝΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ	el
heal.classification	ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ ΚΑΙ ΔΙΕΠΑΦΕΣ, ΛΕΠΤΑ ΥΜΕΝΙΑ, ΝΑΝΟΔΟΜΕΣ ΚΑΙ ΝΑΝΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ	el
heal.classification	ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΠΛΑΣΜΑΤΟΣ	el
heal.classification	ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ	el
heal.classification	Nanotechnology	en
heal.classification	Nanomanufacturing	el
heal.classification	NANOELECTRONIC DEVICES	el
heal.classification	Plasma etching--Congresses	el
heal.classification	PHOTOVOLTAICS	en
heal.classification	Silicon solar cells	en
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/3ca4503d5307366f048f8752a9beeac5704c661e
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/753c509d713492b866dcc7f7ecf8368a5cf32fec
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/985654217613024cb9e11395d0f1fe73889f17cb
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/4e0a623236a6f5872a1e65c261d2dabe69c1b0d0
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/387952c690b1128f689112e2e9aaa2f8692414d8
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/539a861d1833223336e68108413557ca45506b5c
heal.classificationURI	http://skos.um.es/unescothes/C02659
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh2011004498
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/753c509d713492b866dcc7f7ecf8368a5cf32fec
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh2010106195
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/539a861d1833223336e68108413557ca45506b5c
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh2003009227
heal.dateAvailable	2018-09-05T21:00:00Z
heal.language	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-07-21
heal.abstract	Αντικείμενο της διατριβής αποτελεί η ανάπτυξη, μελέτη και αριστοποίηση των κατάλληλων διεργασιών για την κατασκευή κάθετων μίκρο- και νανονημάτων πυριτίου (SiNWs) μεγάλης αναλογίας ύψους προς διαμέτρου, ακολουθώντας την αφαιρετική προσέγγιση νανοκατασκευαστικής, έχοντας ως βασικό εργαλείο κατασκευής την εγχάραξη με πλάσμα, αφού προηγηθεί κάποιας μορφής νανολιθογραφία ή αυτοργάνωση. Στόχος είναι η μελέτη των οπτικών ιδιοτήτων των νανοδομημένων επιφανειών και οι εφαρμογές τους, με έμφαση στην ανάπτυξη φωτοβολταϊκών διατάξεων νανονημάτων πυριτίου. Πιο συγκεκριμένα η διατριβή κινείται σε τρεις κατευθύνσεις: (1) την ανάπτυξη των πειραματικών διεργασιών για την κατασκευή νανονημάτων πυριτίου, με βασικό εργαλείο την κρυογενική εγχάραξη με πλάσμα. Για τη νανοσχηματοποίηση χρησιμοποιήθηκαν (α) η οπτική λιθογραφία, (β) η λιθογραφία ηλεκτρονικής δέσμης, (γ) η αυτοργάνωση κολλοειδών σωματιδίων πολυστυρενίου και (δ) η αυτοργάνωση με πλάσμα νανοτελειών PMMA. (2) H δεύτερη κατεύθυνση αφορά τη μέθοδο αυτοργάνωσης με πλάσμα για την κατασκευή νανοτελειών PMMA και τον έλεγχο αυτών μέσω ελέγχου της ιοντοβολής παρεμποδιστών από τον αντιδραστήρα πλάσματος. Οι νανοτελείες αυτές χρησιμοποιήθηκαν ως μάσκα εγχάραξης για μεταφορά σχήματος στο Si. (3) Η τρίτη κατεύθυνση περιλαμβάνει την εφαρμογή των νανονημάτων Si σε φωτοβολταϊκές διατάξεις. Συγκεκριμένα περιλαμβάνει: α) τη μελέτη των οπτικών ιδιοτήτων των συστοιχιών νανονημάτων Si, β) την ανάπτυξη διεργασιών κατασκευής φωτοβολταϊκών διατάξεων συστοιχιών νανοκολόνων αξονικής p-n επαφής, γ) την ανάπτυξη διεργασιών κατασκευής φωτοβολταϊκών διατάξεων συστοιχιών νανονημάτων ακτινικής p-n επαφής καθώς και τον χαρακτηρισμό των φωτοβολταϊκών αυτών διατάξεων.	el
heal.abstract	"Self-assembly and plasma etching for silicon nanowire fabrication and applications", is a thesis contributing on the fields of nanotechnology and nanofabrication. The main thesis objectives are (1) fabrication of vertical silicon nanowires (SiNWs) with the highest possible aspect ratio. SiNWs are fabricated by the plasma etching of nanolithographic or self-assembled patterns. (2) The study their optical properties, and (3) their application in photovoltaic devices. The thesis can be divided into three main sections. The first involves the process development for the fabrication of SiNWs using the cryogenic plasma etching of nanopatterns prepared by (a) optical lithography, (b) electron beam lithography, and (c) nanosphere lithography (also known as colloidal particle self-assembly). Optimized processes lead to the fabrication of extremely high aspect ratio SiNWs (up to ~ 40:1) which have the best specifications in the literature with respect to purity, lack of roughness and profile flexibility, while the process shows high etch rate (up to 2.5 μm/min) and selectivity. In the second section, we develop the method of plasma directed assembly and organization for polymer surfaces. In particular, for lithography less pattern generation, we produce periodic nanodots on PMMA surfaces with controlled dimensions. This control is achieved by controlling the amount of sputtering from the reactor’s walls. Also, other plasma parameters (bias power etc.) are used to further control the size of nanodots. These PMMA nanodots are then used as an etching mask to transfer the pattern to Si substrate, to produce Si nanopillars and nanowires with a diameter less than 50 nm. The third section is dedicated to the properties and applications of the SiNWs. We focus on the optical properties of SiNW arrays and show the anti-reflective properties of the nanostructured surfaces along with the dependence of reflectance on the size and period of the SiNWs. It is also experimentally demonstrated, for the first time in the literature, that the random dimensional variability and order defects of nanowires caused by the fabrication process, can reduce reflectance while enhancing light absorption. SiNW arrays have been used for the fabrication of NW-based solar cells. Particularly, we demonstrate the fabrication and characterization of both an axial p-n junction Si nanopillar photovoltaic device, as well as a radial p-n junction SiNWs photovoltaic device. This study is one of the first in the literature that makes use of Spin-On Dopant solutions for the fabrication of shallow radial p-n junctions. Electrical characterization of the devices has shown promising results in the current-voltage characteristic curves under illumination. The application section is completed with the demonstration of SiNW arrays as matrices for the growth of ZnO nanorods and the fabrication of biomimetic three-dimensional hierarchical ZnO/Si nanostructures.	en
heal.sponsor	Η διδακτορική διατριβή υποστηρίχτηκε οικονομικά από το πρόγραμμα υποτροφιών υποψηφίων διδακτόρων του ΕΚΕΦΕ "Δημόκριτος".	el
heal.advisorName	Μπουντουβής, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Μπουντουβής, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Γογγολίδης, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Τσουκαλάς, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Κορδάτος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Ζεργιώτη, Ιωάννα	el
heal.committeeMemberName	Τσερέπη, Αγγελική	el
heal.committeeMemberName	Pascal, Normand	en
heal.academicPublisher	Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	true