Doktorsvörn í efnafræði - Ragesh Kumar T. Puthiyaveettil

Doktorsefni: Ragesh Kumar T. Puthiyaveettil

Heiti ritgerðar: Hlutverk lágorkurafeinda í niðurbroti kísil innihaldandi efna til notkunar í örprentun yfirborða með skörpum rafeindasgeislum: HFeCo3(CO)12, H2FeRu3(CO)13, SiC5H10Cl2, SiC5H12 and Si3C3H12

Andmælendur:

Dr. Lionel Amiaud við Sameindaraunvísindastofnun Orsay (ISMO) Háskólans í suður-París, Frakklandi

Dr. Janina Kopyra hjá Geisla- og kjarnefnafræðideild Siedlce Háskóla náttúru- og mannvísinda í Póllandi.

Leiðbeinandi: Oddur Ingólfsson, prófessor við Raunvísindadeild Háskóla Íslands

Aðrir í doktorsnefnd: D. Howard Fairbrother, prófessor við Efnafræðideild Johns Hopkins Háskólans í Baltimore, Bandaríkjunum og Dr. C. W. Hagen Prófessor við Eðlisfræðideild hjá Stofnun hagnýttra vísinda T U Delft, 2628CJ Delft í Hollandiþ

Doktorsvörn stýrir: Ragnar Sigurðsson, varadeildarforseti Raunvísindadeildar.

Ágrip af rannsókn: Örprentun með skörpum rafeindageisla (e. Focused Electron Beam Induced Deposition, FEBID) er aðferð sem nota má til að prenta þrívíða strúktúra á yfirborð með rafeindahvötuðu niðurbroti svokallaðra forverasameinda. Það eru þó enn þónokkrar hindranir sem standa í vegi fyrir notkun FEBID, þar á meðal óhreinindi í útfellingum og og breikkun þeirra. Þessar hindranir má að stóru leyti rekja til dreifingar lágorkurafeinda (rafeinda með hreyfiorku undir 50 eV) út fyrir brennipunkt rafeindageislans og ófullkomið niðurbrot á forverasameindunum. Nokkrar rafeindadrifnar niðurbrotsleiðir eru mögulegar á lágorkusviðinu: rjúfandi rafeindarálagning (Dissociative Electron Attchment, DEA), rjúfandi jónun (e. Dissociative Ionization, DI), tvískautssundrun (Dipolar Dissociation, DD) og hlutlaus sundrun (e. Neutral Dissociation, ND). Við hagnýtingu á FEBID getur vitneskja um hvörf drifin af lágorkurafeindum skipt sköpum. Ein möguleg nálgun við rannsóknir á þessum ferlum er samtvinnaðar mælingar á forverasamendum í gasfasa og á yfirborðum.

Tilraunir í gasfasa eru svokallaðar þvergeislatilraunir þar sem rafeindageisli (hreyfiorka rafeindanna er 0-80 eV) og sameindageisli mætast undir réttu horni. Þessar mælingar eru gerðar við lágan þrýsting, sem tryggir að hver sameind víxlverkar einungis við eina rafeind. Jónir sem myndast við þessa víxlverkan eru greindar með massagreini. Í yfirborðsmælingum aðsogast forverasameindir á kalt yfirborð (við 153K) við mjög lágan þrýsting og eru síðan geislaðar með breiðum rafeindageisla (~500 eV). Þær breytingar sem eiga sér stað á efnunum á yfirborðinu eru reyndar með Röntgen ljósröfunarmæli (X-ray Photoelectron Spectrometer, XPS) og þau efni sem losna frá yfirborðinu eru mæld með massagreini.

Í þessari ritgerð er sjónum beint að gasfasa- og yfirborðsmælingum á forverasameindunum HFeCo3(CO)12 and H2FeRu3(CO)13. Þó báðar sameindirnar séu tvímálmar, með svipaða uppbyggingu og lögun, hefur reynslan af þeim í FEBID verið gjörólík. Því er samanburður milli þeirra í gasfasa- og yfirborðsmælingum áhugaverður. Gasfasatilraunirnar sem hér eru kynntar eru aðallega DEA og DI á HFeCo3(CO)12 and H2FeRu3(CO)13. Að auki voru skammtafræðilegir útreikningar á sameindunum framkvæmdir til að meta líklegustu niðurbrotsleiðir. Yfirborðsmælingarnar voru síðan notaðar til að athuga hvaða áhrif yfirborðið hefur tengjarof á sameindunum. Niðurstöður mælinganna sýna hvers vegna þessar tvær sameindir eru svo ólíkar í FEBID.

Að auki eru FEBID mælingar á trisilacyclohexane (TSCH), dichlorosilacyclohexane (DCSCH) og silacyclohexane (SCH) og niðurbrot þeirra í DEA og DI borið saman. Forverasameindirnar SCH og TSCH sýna ekkert niðurbrot í DEA en DCSCH sýnir talsvert niðurbrot. Allar sameindirnar brotna niður við DI. Athyglinni er beint að spurningum eins og “hefur óhvarfgirni TSCH m.t.t. DEA samanborið við DCSH áhrif á FEBID?” og “Hefur aukið kísilsinnihaldi í TSCH einhver áhrif í FEBID?”..

Um doktorsefnið: Ragesh fæddist 16. ágúst 1988 í Kerala, Indlandi. Hann lauk meistaragráðu í Ljóseindafræði árið 2010 frá National Institute of Technology, Kalkútta, Indlandi. Eftir meistaragráðuna, vann hann sem Ljóseindafræðingur í 1 ár. Árið 2014 hóf Ragesh doktorsnám í Háskóla Íslands undir handleiðslu Próf. Odds Ingólfssonar. Megin áhersla í doktorsverkefni er, framköllun niðurbrots á tvímálma og kísil innihaldandi efnum (FEBID) með lágorkurafeindum.

Facebook viðburður