การปลูกและตรวจสอบสมบัติเฉพาะของฟิล์มบางวานาเดียม (IV) ออกไซด์ที่เตรียมด้วยเทคนิคระเหยสารด้วยลำเลเซอร์แบบห้วงสำหรับการประยุกต์ใช้งานเป็นอุปกรณ์สวิตช์ความร้อน

Growth and characterizations of vanadium (IV) oxide thin films via pulsed laser deposition for thermal switching device application

Name: สุกฤตยะ เจษฎาลักษณ์

ThaSH: ฟิล์มบาง

ThaSH: วาเนเดียมออกไซด์

ThaSH: กระแสไฟฟ้า -- การควบคุม

LCSH: Thin films

LCSH: Vanadium

LCSH: Electric currents -- Control

Abstract: เทอร์มอลสวิตช์เป็นอุปกรณ์ที่ได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลาย โดยทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าเมื่ออุณหภูมิที่ตรวจวัดเกินอุณหภูมิวิกฤต ทั่วไปนั้นอุปกรณ์เทอร์มอลสวิตช์มักใช้การขยายตัวเชิงความร้อนของวัสดุเป็นกลไกในการควบคุมซึ่งมีข้อเสียคือมีการตอบสนองที่ช้า ใช้เวลานานในการคืนตัว และไม่สามารถลดขนาดให้มีขนาดเล็กได้ ปัจจุบันจึงได้มีงานวิจัยใหม่ ๆ เสนออุปกรณ์เทอร์มอลสวิตช์แบบโซลิดสเตดโดยการประยุกต์ใช้ปรากฏการณ์การเปลี่ยนแปลงโลหะ – ฉนวนของวัสดุวานาเดียมไดออกไซด์เพื่อใช้แก้ปัญหาดังกล่าว อย่างไรก็ตามการเตรียมฟิล์มบางวานาเดียมไดออกไซด์ที่แสดงปรากฏการณ์การเปลี่ยนแปลงโลหะ - ฉนวน นั้นมีความยากและท้าทายในการเตรียมเนื่องจากวานาเดียมมีเลขออกซิเดชันหลายค่าและวานาเดียมไดออกไซด์มีหลากหลายอัญรูปมีเพียงแค่เฟสโมโนคลินิกเท่านั้นที่สามารถแสดงปรากฏการณ์การเปลี่ยนแปลงโลหะ – ฉนวนได้ ในการเตรียมฟิล์มบางวานาเดียมไดออกไซด์สามารถเตรียมได้หลากหลายเทคนิค แต่หนึ่งในเทคนิคที่น่าสนใจที่สุดคือเทคนิคระเหยสารด้วยลำเลเซอร์แบบห้วงเนื่องจากสามารถทำงานได้ในช่วงความดันที่กว้างส่งผลให้สามารถควบคุมอัตราส่วนระหว่างวานาเดียมและออกซิเจนของฟิล์มที่เกิดขึ้นได้ง่าย มากไปกว่านี้ฟิล์มบางวานาเดียมไดออกไซด์ที่เตรียมบนวัสดุอื่นที่ความไม่เข้ากันของโครงสร้างผลึกจะทำให้ปรากฏการณ์การเปลี่ยนแปลงโลหะ – ฉนวนมีแอมพลิจูดที่ต่ำส่งผลให้เทอร์มอลสวิตช์มีประสิทธิภาพต่ำ เมื่อพิจารณาพารามิเตอร์ภายในระบบของระเหยสารด้วยลำเลเซอร์แบบห้วง สองพารามิเตอร์ที่น่าสนใจในการศึกษาเพื่อเตรียมฟิล์มวานาเดียมไดออกไซด์คืออุณหภูมิของฐานรองรับและความดันของออกซิเจนขณะเคลือบเนื่องจากส่งผลกระทบต่อปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นบนวัสดุฐานรองรับภายในระบบระเหยสารด้วยลำเลเซอร์แบบห้วง จากผลการทดลองพบว่าที่อุณหภูมิฐานรองรับ 500 องศาเซลเซียส และความดันของออกซิเจน 10⁻³ มิลลิบาร์ ฟิล์มบางที่ได้เป็นสารวานาเดียมไดออกไซด์ เฟสโมโนคลินิก ที่แสดงปรากฎการณ์การเปลี่ยนแปลงโลหะ - ฉนวน ซึ่งมีการลดลงของความต้านทานประมาณ 1,000 เท่า ที่อุณหภูมิวิกฤต 57 องศาเซลเซียสโดยอิทธิพลของอุณหภูมิของฐานรองรับจะส่งผลต่อพลังงานในการก่อตัวของผลึกรวมถึงอัตราส่วนของวานาเดียมและออกซิเจน เฟสของฟิล์มบางจะเกิดการเปลี่ยนแปลงจากวานาเดียมเพนทะออกไซด์เป็นเฟสผสมที่มีสถานะออกซิเดชันต่ำกว่า มากไปกว่านี้อิทธิพลของความดันของออกซิเจนขณะเคลือบนั้นส่งผลโดยตรงต่ออัตราส่วนของวานาเดียมและออกซิเจนทำให้พบเฟสบริสุทธิ์ของวานาเดียมไดออกไซด์ที่มีโครงสร้างโมโนคลินิกกลไกลการเปลี่ยนแปลงโลหะ - ฉนวนของวานาเดียมไดออกไซด์นั้นเกิดจากการเปลี่ยนแปลงระนาบผลึกของวานาเดียมไดออกไซด์จากโมโนคลินิกเฟสเป็นรูไทล์เฟส เป็นผลให้ระดับชั้นพลังงานระหว่างดี - ออบิทัลของวานาเดียมอะตอมเกิดการซ้อนทับกับพันธะไพของออกซิเจนอะตอม หลังจากทำการหาเงื่อนไขที่สามารถแสดงปรากฎการณ์การเปลี่ยนแปลงโลหะ - ฉนวนได้แล้วจึงนำฟิล์มบางที่ได้ประยุกต์ใช้งานเป็นอุปกรณ์เทอร์มอลสวิตช์ซึ่งอาศัยการชดเชยพลังงานผ่านทางปรากฎการณ์จูลฮีทติ้งโดยการให้สนามไฟฟ้าเพื่อควบคุมอุณหภูมิวิกฤตพบว่าเมื่อให้สนามไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเกิน 90 กิโลโวลต์ต่อเมตร ที่อุณหภูมิการวัด 50 องศาเซลเซียส กระแสไฟฟ้าจะเพิ่มอย่างทันทีทันใด จากการใช้ปรากฎการณ์จูลฮีทติ้งสามารถลดอุณหภูมิวิกฤตจาก 60 องศาเซลเซียสเป็น 48 องศาเซลเซียสได้

สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง. สำนักหอสมุดกลาง

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: Lifelong@kmitl.ac.th

Name: จิติ หนูแก้ว

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์

Name: สากล ระหงษ์

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์ร่วม

Name: อรรณพ คล้ำชื่น

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์ร่วม

Created: 2562

Modified: 2565-06-13

Issued: 2565-06-13

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: นาโนวิทยาและนาโนเทคโนโลยี

Grantor: สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง

©copyrights สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Fulltext Sukittya Jessadaluk.pdf	2.69 MB	1	2022-06-13 10:51:15

ใช้เวลา

0.028809 วินาที