dc.contributor.advisor | Maasilta, Ilari | |
dc.contributor.advisor | Mastomäki, Jaakko | |
dc.contributor.author | Lankinen, Aaro | |
dc.date.accessioned | 2021-12-22T05:43:52Z | |
dc.date.available | 2021-12-22T05:43:52Z | |
dc.date.issued | 2021 | |
dc.identifier.uri | https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/79111 | |
dc.description.abstract | Koska grafeeni on aito kaksiulotteinen materiaali, sen avulla voidaan tutkia
käytännössä teorioiden ennustamaa käyttäytymistä sellaisissa järjestelmissä. Yksi
erityisen kiinnostava ilmiö on lämmönjohtavuuden lasku kun materiaaliin luodaan
säännöllinen reikien joukko. Tällöin puhutaan fononikiteestä.
Tässä pro gradu -tutkielmassa kehitettiin elektronisuihkulitografiaan pohjautuva prosessi, jolla voidaan valmistaa fononikiteitä useilla eri hilan parametreillä.
Lisäksi kokeiltiin grafeenipinnan puhdistusta reaktiivisen ionietsauksen (RIE) avulla.
Valmiit grafeenifononikidelaitteet kuvannettiin optisen, elektronisuihku-, heliumionija atomivoimamikroskopian keinoin, sekä karakterisoitiin sähköisesti differentiaalikonduktanssin mittauksilla nestetypen lämpötilasta 75 K nesteheliumin läpötilaan 4 K.
Työssä näytettiin, että valmistusmenetelmällä voidaan tuottaa vakaita rakenteita,
joissa pienimmät kohdat ovat kymmenien nanometrien luokkaa, ja RIE-puhdistus
paransi grafeenipinnan laatua kvalitatiivisesti. Grafeenifononikidelaitteiden differentiaalikonduktanssissa nähtiin huomattava aleneminen, kun jännitebias oli nolla
alhaisemmilla lämpötiloilla. Tämä mahdollistaa tulevissa mittauksissa grafeenin
lämmönmittauksen lokaalisti. Lisää tutkimusta tarvitaan, jotta tällaisten laitteiden
lämmönjohtavuus saadaan mitattua alle 4 K:n lämpötiloissa. | fi |
dc.description.abstract | Graphene, as a true 2D material, presents the possibility of studying in practice
many theoretical models for the behaviour of such systems. One area of particular
interest is the suppression of thermal conductance resulting from the introduction of
a periodic array of holes into a material, then known as a phononic crystal (PnC).
In this thesis work, an electron-beam lithography based process for fabricating
PnCs of varying lattice parameters in graphene was developed. Additionally, a
method for cleaning carbon contamination off graphene surfaces by reactive ion
etching (RIE) was tested. The resulting graphene PnC (GPnC) devices were imaged
through optical, scanning electron, helium ion and atomic force microscopy, as well
as electrically characterized through differential conductance measurements at temperatures ranging from liquid nitrogen 75 K to liquid helium 4 K. The fabrication
method was demonstrated to be capable of producing stable structures with feature
sizes down to tens of nanometers, and the RIE cleaning method showed qualitative
improvement of the graphene surfaces. Differential conductance of GPnC devices displayed a significant decrease at zero voltage bias with decreasing temperature, which
provides a way for local thermometry of graphene in future work. Further research is
required to measure the thermal conductance of such devices at temperatures below
4 K. | en |
dc.format.extent | 76 | |
dc.format.mimetype | application/pdf | |
dc.language.iso | en | |
dc.subject.other | phononic crystal | |
dc.subject.other | electron-beam lithography | |
dc.title | Graphene phononic crystals fabricated with electron-beam lithography | |
dc.identifier.urn | URN:NBN:fi:jyu-202112226093 | |
dc.type.ontasot | Pro gradu -tutkielma | fi |
dc.type.ontasot | Master’s thesis | en |
dc.contributor.tiedekunta | Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta | fi |
dc.contributor.tiedekunta | Faculty of Sciences | en |
dc.contributor.laitos | Fysiikan laitos | fi |
dc.contributor.laitos | Department of Physics | en |
dc.contributor.yliopisto | Jyväskylän yliopisto | fi |
dc.contributor.yliopisto | University of Jyväskylä | en |
dc.contributor.oppiaine | Fysiikka | fi |
dc.contributor.oppiaine | Physics | en |
dc.rights.copyright | Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty. | fi |
dc.rights.copyright | This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited. | en |
dc.type.publication | masterThesis | |
dc.contributor.oppiainekoodi | 4021 | |
dc.subject.yso | grafeeni | |
dc.subject.yso | fononit | |
dc.subject.yso | graphene | |
dc.subject.yso | phonons | |
dc.format.content | fulltext | |
dc.type.okm | G2 | |