Ανάπτυξη, χαρακτηρισμός και τροποποίηση ιδιοτήτων νανοδομών οξειδίου του ψευδάργυρου (ZnO) για εφαρμογή σε χημικούς αισθητήρες

Μελιός, Νικήτας; Melios, Nikitas

dc.contributor.author	Μελιός, Νικήτας	el
dc.contributor.author	Melios, Nikitas	en
dc.date.accessioned	2020-05-14T20:57:08Z
dc.date.available	2020-05-14T20:57:08Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/50585
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.18283
dc.rights	Default License
dc.subject	Χημικοί αισθητήρες	el
dc.subject	Οξείδιο του ψευδαργύρου	el
dc.subject	Νανοδομές	el
dc.subject	Υδροθερμική ανάπτυξη	el
dc.subject	Chemical sensors	el
dc.subject	Zinc oxide	el
dc.subject	Nanostructures	el
dc.subject	Νανοραβδία	el
dc.subject	Nanowires	el
dc.subject	Hydrothermal growth	el
dc.title	Ανάπτυξη, χαρακτηρισμός και τροποποίηση ιδιοτήτων νανοδομών οξειδίου του ψευδάργυρου (ZnO) για εφαρμογή σε χημικούς αισθητήρες	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ	el
heal.classification	ΝΑΝΟΫΛΙΚΑ	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-10-04
heal.abstract	Το οξείδιο του ψευδαργύρου (ZnO) αποτελεί είναι ημιαγώγιμο υλικό με μεγάλο εύρος εφαρμογών στον τομέα της νανοτεχνολογίας και ειδικά της μικροηλεκτρονικής. Ο συνδυασμός των ηλεκτρικών, πιεζοηλεκτρικών και οπτοηλεκτρονικών το καθιστά ιδανικό για την κατασκευή ηλεκτρονικών διατάξεων στη νανοκλίμακα. Οι νανοδομές του ZnO μπορούν να παρασκευαστούν με ένα πλήθος μεθόδων, με τον έλεγχο των παραμέτρων των οποίων είναι δυνατός ο έλεγχος των μορφολογικών χαρακτηριστικών των νανοδομών αυτών, με βάση την εκάστοτε εφαρμογή. Λόγω αυτών των ιδιοτήτων, οι νανοδομές του ZnO είναι ιδανικές για εφαρμογή σε μικρο-αισθητήρες, μία κατηγορία συσκευών που αναπτύσσεται ραγδαία τα τελευταία χρόνια λόγω των διαρκών αυξανόμενων αναγκών για τέτοια συστήματα σε πολλούς τομείς της καθημερινότητας. Στην παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκε ανάπτυξη νανοραβδίων του ZnO με βάση την υδροθερμική μέθοδο και μελετήθηκε η επίδραση ορισμένων παραγόντων στα μορφολογικά χαρακτηριστικά τους. Οι παράγοντες των οποίων η επίδραση μελετήθηκε είναι η συγκέντρωση του διαλύματος e-gel, με την επίστρωση του οποίου δημιουργείται το στρώματα πυρήνωσης στα δείγματα, η θερμοκρασία στην οποία πραγματοποιείται η θερμική ανόπτηση των δειγμάτων μετά την επίστρωση αυτή, το είδος του υποστρώματος και η συγκέντρωση των αντιδρώντων στο διάλυμα ανάπτυξης των νανοραβδίων. Το μήκος, η διάμετρος και η γωνία των νανοραβδίων με το υπόστρωμα φαίνεται να επηρεάστηκαν σημαντικά από τη συγκέντρωση του διαλύματος e-gel, τη θερμοκρασία ανόπτησης και τη συγκέντρωση των αντιδρώντων στο διάλυμα ανάπτυξης, ενώ το είδος του υποστρώματος δε φάνηκε να επηρεάζει τα μορφολογικά χαρακτηριστικά των νανοδομών στον ίδιο βαθμό. Στη συνέχεια, κατασκευάστηκαν χημικοί αισθητήρες με βάση τις νανοδομές του ZnO. Ειδικότερα, κατασκευάστηκαν αισθητήρες διακλαδισμένων ηλεκτροδίων (IDE) με α) νανοσωματίδια ZnO και β) νανοραβδία του ZnO. Ο χαρακτηρισμός των διατάξεων που κατασκευάστηκαν πραγματοποιήθηκε σε περιβάλλον υγρασίας.. Διαπιστώθηκε ότι οι αισθητήρες με νανοραβδία παρουσιάζουν καλύτερη συμπεριφορά με μικρότερο χρόνο απόκρισης και επιστροφής καθώς και μεγαλύτερη ευαισθησία. Όσον αφορά τους αισθητήρες με νανοραβδία ZnO, οι αισθητήρες που κατασκευάστηκαν με μικρότερο αριθμό επιστρώσεων του διαλύματος e-gel είναι αυτοί που παρουσιάζουν τις καλύτερες ιδιότητες.	el
heal.abstract	Zinc oxide (ZnO) is a semiconducting material with a wide range of applications in the field of nanotechnology and especially microelectronics. The combination of its electrical, piezoelectric and optoelectronic properties makes it ideal for the manufacture of nanostructured electrical devices. The ZnO nanostructures can be synthesized by a variety of methods, controlling the parameters of which can lead to nanostructures with many different morphological characteristics, depending on the application. It is because of these properties that the ZnO nanostructures are ideal for micro-sensor applications, a category of devices that is rapidly growing in the recent years due to the continuously rising need for such systems in many aspects of everyday life. In this work, ZnO nanowires were synthesized following the hydrothermal method and the effect of a number of parameters of the synthesis procedure to the final nanostructures was studied. The parameters of whom the effect was studied are the concentration of the e-gel solution used for the creation of the seeding layer on the samples by coating, the anneal temperature of the samples after the coating procedure, the substrate type and the precursor concentration of the growth solution. The length, the diameter and the angle of the nanowires with the substrate seem to have been strongly affected by the concentration of the e-gel solution, the anneal temperature and the precursor concentration of the growth solution, while the substrate type does not seem to affect the morphology of the nanowires in a similar way. Subsequently, chemical sensors based on ZnO nanostructures where manufactured. The manufactures devices were interdigitated electrodes sensors (IDE) based on a) ZnO nanoparticles and b) ZnO nanowires. The devices were characterized by exposure to humidity. It was found that nanowire based sensors are generally better that nanoparticle based ones, with shorter response time and greater sensitivity. As far as ZnO nanowire based sensors are concerned, the sensors that were manufactured using a smaller number of e-gel solution coatings are the ones with better characteristics.	en
heal.advisorName	Κορδάτος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Κορδάτος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Καραγιάννη, Χάιδω-Στεφανία	el
heal.committeeMemberName	Φιλιππόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	99 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false