Growth and nanostructure of tellurides for optoelectronic, thermoelectric and phase-change applications

Relatie tussen structuur en functie van nanomaterialen

Voor veel materialen die worden gebruikt in commerciële toepassingen is de structuur op micro- en nanometerlengteschalen nog onbekend. Verder hebben materialen op een schaal van enkele nanometers dikte soms een andere structuur en andere eigenschappen dan hetzelfde materiaal in bulk. Paul Vermeulen bestudeerde de (nano) structuur van verschillende tellurides zoals GeSbTe, Bi2Te3, WTe2 en SeTeAs, en verklaarde de relatie tussen de bereidingsgeschiedenis en de structuur. Deze kennis koppelde hij ten slotte aan toepassingen.

Met behulp van een Pulsed Laser Deposition-techniek optimaliseerde Vermeulen nanometer-dikte filmgroei van 2D-gebonden tellurides. Deze anisotrope materialen bestaan uit zwak gebonden lagen, iets dat willekeurige stapeling van verschillende materialen mogelijk maakt om de film-eigenschappen af te stemmen. Hij is vermoedelijk de eerste die WTe2 fabriceerde met behulp van deze methode.

Bij dit onderzoek ontdekte Vermeulen dat hij de spanningstoestand van Bi2Te3-Sb2Te3-films kon wijzigen door variatie in de stapelvolgorde en laagdikte. Verder heeft hij een meerlaagse coating ontworpen met verschillende telluride-sublagen, die reversibel kunnen worden geschakeld tussen fasen: zo kon hij de kleur van de coating naar believen veranderen door een laag te verwarmen.

Ook voerde Vermeulen structurele analyses van bulk tellurides uit. De structuur van visgraatdomeinen met micrometer-afmetingen in GeTe en zijn legeringen zijn onderzocht en er is een definitief model gegeven voor de domeinconfiguratie. Dit model geldt voor alle materialen met een vergelijkbare rhombohedrische vervorming, zoals LaAlO3.

Het promotieonderzoek van Paul Vermeulen vond plaats bij de afdeling Nanostructured Materials and Interfaces van het Zernike Institute for Advanced Materials. 

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/2b4db284-4867-45bb-82d0-5e9bdd359f8e