Μεταφορά δισδιάστατων υλικών μέσω τεχνικής LASER για χρήση σε αισθητήρες και υπολογιστική μελέτη τους

Χελιώτης, Ηλίας; Cheliotis, Ilias

dc.contributor.author	Χελιώτης, Ηλίας	el
dc.contributor.author	Cheliotis, Ilias	EN
dc.date.accessioned	2023-01-16T09:38:04Z
dc.date.available	2023-01-16T09:38:04Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56706
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.24404
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Μικροσυστήματα και Νανοδιατάξεις”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
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	Δισδιάστατα Υλικά	el
dc.subject	Two-Dimensional Materials	en
dc.subject	LASER-Induced Forward Transfer	en
dc.subject	Αισθητήρες πίεσης τύπου χωρητικότητας	el
dc.subject	Capacitive Strain Sensors	en
dc.subject	Θεωρία Συναρτησιοειδούς Πυκνότητας	el
dc.subject	Density Functional Theory	en
dc.subject	Μοριακή Δυναμική από Πρώτες Αρχές	el
dc.subject	Ab Initio Molecular Dynamics	en
dc.title	Μεταφορά δισδιάστατων υλικών μέσω τεχνικής LASER για χρήση σε αισθητήρες και υπολογιστική μελέτη τους	el
dc.title	Transfer of two-dimensional material through LASER-induced technique for sensing applications and their computational studies	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Δισδιάστατα Υλικά	el
heal.classification	Μεταφορά Υλικών Επαγόμενη από Λέιζερ	el
heal.classification	Αισθητήρες	el
heal.classification	Νανοτεχνολογία	el
heal.classification	Μικροσυστήματα	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-10-13
heal.abstract	Η ταχύτατη ανάπτυξης της τεχνολογίας των μικροσυστημάτων, των αισθητήρων και των οπτικοηλεκτρονικών έχει δημιουργήσει προβλήματα, τα οποία οι κατά τα άλλα καινοτόμοι μέθοδοι κατασκευής τους, μέσω του Καθαρού Χώρου, δεν μπορούν να επιλύσουν. Η άμεση ανάγκη για μείωση του κόστους και του χρόνου κατασκευής των μικροδομών, καθιστούν αναγκαία την έρευνα για νέες μεθόδους παραγωγής. Επίσης, η ολοένα αυξανόμενη χρήση των έξυπνων συστημάτων με δυνατότητα αίσθησης, οδηγεί στην άμεση ζήτηση σύγχρονων υλικών με νέες ηλεκτρονικές ιδιότητες. Στα πλαίσια της συγκεκριμένης μεταπτυχιακής εργασίας, σύμφωνα με τις παραπάνω ανάγκες, γίνεται μελέτη της μεταφοράς δισδιάστατων (2D) υλικών, μέσω μίας τεχνικής που κάνει χρήση συστημάτων LASER. Τα πλεονεκτήματα που φιλοδοξεί να επιφέρει η έρευνα που θα παρουσιαστεί, σχετίζονται με την ανάπτυξη μίας ταχύτατης διαδικασίας εναπόθεσης ακέραιων τμημάτων 2D υλικών και ετεροδομών αυτών. Παράλληλα επιτυγχάνεται σε μεγάλο βαθμό η μείωση των ενδιάμεσων σταδίων κατασκευής των μικροδομών, με άμεσο αντίκτυπο στην ταχύτητα παραγωγής τους. Αναλυτικά, μέσω της τεχνικής LASER-Induced Forward Transfer θα πραγματοποιηθεί μεταφορά γραφενίου και hBN, ανεπτυγμένων με τη μέθοδο CVD (Chemical Vapor Deposition), επάνω σε υποστρώματα εύκαμπτα και μη. Εκτός από τις συνήθεις πειραματικές μεθόδους χαρακτηρισμού, τα αποτελέσματα που επιφέρει η δέσμη του LASER στα υλικά επιλέχθηκε να μελετηθούν από πρώτες αρχές, με χρήση κβαντομηχανικών υπολογισμών και προσομοιώσεων, μέσω της Θεωρίας Συναρτησιοειδούς Πυκνότητας (Density Functional Theory ή αλλιώς DFT), καθώς και με χρήση Μοριακής Δυναμικής (Molecular Dynamics). Επίσης, αναλυτική μελέτη πραγματοποιήθηκε για τις ηλεκτρονικές ιδιότητες των εναποτεθειμένων υλικών επάνω στα υποστρώματά τους. Κάνοντας χρήση των εν λόγω αποτελεσμάτων, κατέστη δυνατή η ανάπτυξη μίας εφαρμογής αισθητήρα, τύπου χωρητικότητας, ικανό για αναγνώριση μηχανικών πιέσεων της τάξης των MPa. Από τα αποτελέσματα, αποδείχθηκε η αξία των καινοτόμων τεχνικών μεταφοράς υλικών με LASER και η δυναμική που εμφανίζουν στην ταχύτατη και ποιοτική ανάπτυξη ηλεκτρονικών διατάξεων.	el
heal.abstract	The rapid development of microsystems, sensors and optoelectronics has given rise to novel challenges, which the innovative process methods of Clean Room cannot solve. The requirement to reduce the cost and the fabrication time of microchips and microsystems imposes intense research towards novel paradigms of processing and device engineering methods. Additionally, the ever-increasing use of smart systems with sensing capabilities leads to the immediate demand for modern materials with new electronic and crystalline properties. In the context of this master's thesis, according to the above needs, the transfer of two-dimensional (2D) materials is investigated by employing a technique that makes use of LASER systems. The advantages that the research presented aspires to introduce are related to the development of a high-speed deposition process of whole parts of 2D materials and their heterostructures. At the same time, the number of the intermediate process stages of the microstructures is significantly reduced, with a direct impact on the process throughput and cost. Specifically, through the LASER-Induced Forward Transfer technique, graphene and hBN, grown by the CVD (Chemical Vapor Deposition) method, will be transferred onto flexible and non-flexible substrates. In addition to the usual experimental methods of characterization, the effects of the LASER beam on materials were chosen to be studied from the first principles, using quantum mechanical calculations and simulations, through the Density Functional Theory (DFT), as well as using Molecular Dynamics. Furthermore, an analytical study was carried out for the electronic properties of the deposited materials on their substrates. Making use of these results, a capacitive sensor application has been demonstrated, capable of sensing mechanical pressures in the order of MPa. The results demonstrated the added value of the innovative LASER-induced material transfer techniques and the potential to advance the performance and the complexity of the next generation of microelectronic components and devices.	en
heal.advisorName	Ζεργιώτη, Ιωάννα	el
heal.advisorName	Zergioti, Ioanna	en
heal.committeeMemberName	Τσέτσερης, Λεωνίδας	el
heal.committeeMemberName	Tsetseris, Leonidas	en
heal.committeeMemberName	Τσουκαλάς, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Tsoukalas, Dimitrios	en
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	152 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false