Oxygen adsorption on Cu(211) and structurally and chemically modified Cu(100)
Nivalainen, Nelli (2007)
Diplomityö
Nivalainen, Nelli
2007
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20071955
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20071955
Tiivistelmä
Kuparipinnan hapettuminen on viimevuosina ollut suosittu tutkimuskohde materiaalitieteissä
kuparin laajan teollisuuskäytön vuoksi. Teollisuussovellusten, kuten suojaavien pintaoksidien
kehittäminen vaatii kuitenkin syvällistä tuntemusta hapettumisprosessista ja
toisaalta myös normaaliolosuhteissa materiaalissa esiintyvien hilavirheiden vaikutuksesta
siihen. Tässä työssä keskitytäänkin tutkimaan juuri niitä mekanismeja, joilla erilaiset
pintavirheet ja porrastettu pintarakenne vaikuttavathapen adsorptioprosessiin kuparipinnalla.
Tutkimus on tehty käyttämällä laskennallisia menetelmiä sekä VASP- ja SIESTA-ohjelmistoja.
Työssätutkittiin kemiallisia ja rakenteellisia virheitä Cu(100)-pinnalla, joka on
reaktiivisin matalanMillerin indeksin pinta ja porrastetun pinnan tutkimuksessa käytettiin
Cu(211)-pintaa, joka puolestaan on yksinkertainen, stabiili ja aiemmissa tutkimuksissa
usein käytetty pintarakenne.
Työssä tutkitut hilavirheet, adatomit, vähentävät molekyylin dissosiaatiota kuparipinnalla,
kun taas vakanssit toimivat dissosiaation keskuksina. Kemiallisena epäpuhtautena käytetty
hopeakerros ei estä kuparin hapettumista, sillä happi aiheuttaa mielenkiintoisen segregaatioilmiön,
jossa hopeatyöntyy syvemmälle pinnassa jättäen kuparipinnan suojaamattomaksi.
Porrastetulla pinnalla (100)-hollow on todennäköisin paikka molekyylin dissosiaatiolle,
kun taas portaan bridge-paikka on suotuisin molekulaariselle adsorptiolle.
Lisäksi kuparin steppipinnan todettiin olevan reaktiivisempi kuin tasaiset kuparipinnat.
kuparin laajan teollisuuskäytön vuoksi. Teollisuussovellusten, kuten suojaavien pintaoksidien
kehittäminen vaatii kuitenkin syvällistä tuntemusta hapettumisprosessista ja
toisaalta myös normaaliolosuhteissa materiaalissa esiintyvien hilavirheiden vaikutuksesta
siihen. Tässä työssä keskitytäänkin tutkimaan juuri niitä mekanismeja, joilla erilaiset
pintavirheet ja porrastettu pintarakenne vaikuttavathapen adsorptioprosessiin kuparipinnalla.
Tutkimus on tehty käyttämällä laskennallisia menetelmiä sekä VASP- ja SIESTA-ohjelmistoja.
Työssätutkittiin kemiallisia ja rakenteellisia virheitä Cu(100)-pinnalla, joka on
reaktiivisin matalanMillerin indeksin pinta ja porrastetun pinnan tutkimuksessa käytettiin
Cu(211)-pintaa, joka puolestaan on yksinkertainen, stabiili ja aiemmissa tutkimuksissa
usein käytetty pintarakenne.
Työssä tutkitut hilavirheet, adatomit, vähentävät molekyylin dissosiaatiota kuparipinnalla,
kun taas vakanssit toimivat dissosiaation keskuksina. Kemiallisena epäpuhtautena käytetty
hopeakerros ei estä kuparin hapettumista, sillä happi aiheuttaa mielenkiintoisen segregaatioilmiön,
jossa hopeatyöntyy syvemmälle pinnassa jättäen kuparipinnan suojaamattomaksi.
Porrastetulla pinnalla (100)-hollow on todennäköisin paikka molekyylin dissosiaatiolle,
kun taas portaan bridge-paikka on suotuisin molekulaariselle adsorptiolle.
Lisäksi kuparin steppipinnan todettiin olevan reaktiivisempi kuin tasaiset kuparipinnat.