Combined Transmission Electron Microscopy and In-Situ Scanning Tunneling Microscopy Characterization of Nanomaterials

The main goal of this thesis has been to apply in-situ Transmission Electron Microscopy (TEM) electrical measurements using a Scanning Tunneling Microscopy (STM) tip, combined with TEM imaging and spectroscopic techniques, in order to address the characterization of relevant nanomaterials. This syst...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Martín Malpartida, Gemma
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2018
País:España
Institución:CBUC, CESCA
Repositorio:TDR. Tesis Doctorales en Red
OAI Identifier:oai:www.tdx.cat:10803/663184
Acceso en línea:http://hdl.handle.net/10803/663184
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Microscòpia electrònica de transmissió
Microscopía electrónica de transmisión
Transmission electron microscopy
Microscòpia d'efecte túnel
Microscopía de barrido de efecto túnel
Scanning tunneling microscopy
Mesuraments elèctrics
Medidas eléctricas
Electric measurements
Materials nanoestructurats
Materiales nanoestructurados
Nanostructured materials
Ciències Experimentals i Matemàtiques
53
id ES_bb67ff60ef33d2461e700be0e9a6ae49
oai_identifier_str oai:www.tdx.cat:10803/663184
network_acronym_str ES
network_name_str España
repository_id_str
dc.title.none.fl_str_mv Combined Transmission Electron Microscopy and In-Situ Scanning Tunneling Microscopy Characterization of Nanomaterials
title Combined Transmission Electron Microscopy and In-Situ Scanning Tunneling Microscopy Characterization of Nanomaterials
spellingShingle Combined Transmission Electron Microscopy and In-Situ Scanning Tunneling Microscopy Characterization of Nanomaterials
Martín Malpartida, Gemma
Microscòpia electrònica de transmissió
Microscopía electrónica de transmisión
Transmission electron microscopy
Microscòpia d'efecte túnel
Microscopía de barrido de efecto túnel
Scanning tunneling microscopy
Mesuraments elèctrics
Medidas eléctricas
Electric measurements
Materials nanoestructurats
Materiales nanoestructurados
Nanostructured materials
Ciències Experimentals i Matemàtiques
53
title_short Combined Transmission Electron Microscopy and In-Situ Scanning Tunneling Microscopy Characterization of Nanomaterials
title_full Combined Transmission Electron Microscopy and In-Situ Scanning Tunneling Microscopy Characterization of Nanomaterials
title_fullStr Combined Transmission Electron Microscopy and In-Situ Scanning Tunneling Microscopy Characterization of Nanomaterials
title_full_unstemmed Combined Transmission Electron Microscopy and In-Situ Scanning Tunneling Microscopy Characterization of Nanomaterials
title_sort Combined Transmission Electron Microscopy and In-Situ Scanning Tunneling Microscopy Characterization of Nanomaterials
dc.creator.none.fl_str_mv Martín Malpartida, Gemma
author Martín Malpartida, Gemma
author_facet Martín Malpartida, Gemma
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Cornet i Calveras, Albert
Estradé Albiol, Sònia
Universitat de Barcelona. Facultat de Física
dc.subject.none.fl_str_mv Microscòpia electrònica de transmissió
Microscopía electrónica de transmisión
Transmission electron microscopy
Microscòpia d'efecte túnel
Microscopía de barrido de efecto túnel
Scanning tunneling microscopy
Mesuraments elèctrics
Medidas eléctricas
Electric measurements
Materials nanoestructurats
Materiales nanoestructurados
Nanostructured materials
Ciències Experimentals i Matemàtiques
53
topic Microscòpia electrònica de transmissió
Microscopía electrónica de transmisión
Transmission electron microscopy
Microscòpia d'efecte túnel
Microscopía de barrido de efecto túnel
Scanning tunneling microscopy
Mesuraments elèctrics
Medidas eléctricas
Electric measurements
Materials nanoestructurats
Materiales nanoestructurados
Nanostructured materials
Ciències Experimentals i Matemàtiques
53
description The main goal of this thesis has been to apply in-situ Transmission Electron Microscopy (TEM) electrical measurements using a Scanning Tunneling Microscopy (STM) tip, combined with TEM imaging and spectroscopic techniques, in order to address the characterization of relevant nanomaterials. This system has not only been used to measure electrical properties, but also to carry out in-situ experiments with Joule heating and to apply mechanical stresses. A review of the different in-situ TEM techniques, their development over the years and their impact in the scientific community has been presented. Moreover, the instrumental used in this thesis, in particular, the TEM-STM system, has been described. In addition, two techniques for the preparation of specific samples for in-situ TEM-STM experiments have been presented: for nanostructured samples (2D materials, nanowires, etc), and for localized samples (devices, thin layers, bulk samples, etc). A gridcase that allows the use of conventional TEM grids in the TEM-STM system has been designed and fabricated in the context of this thesis. The use of this homemade gridase has allowed us to improve the experiments, offering more reproducibility and versatility. Finally, the calibration of the electrical measurements of the system has been carried out. Using the TEM-STM system, different type of nanostructures have been characterized during the present thesis, from 2D nanostructures, as the elucidation of the effects of electrical current through a single graphene oxide sheet, to functional devices, as the study of the ferroelectric and piezoelectric behavior of structures based on La2WO6, the study of the anisotropic electrical conductivity of GaInP CuPtB type ordering layers used for multijunction solar cells or the study of the conductive filament (CF) formation mechanism in three different Resistive random-access memory (ReRAM) devices. In summary, in-situ microscopy expands the horizons of the characterization and study of materials and, in particular, in the context of this thesis, an in-situ TEM-STM system has been used to electrically characterize samples from nanomaterials to functional devices.
publishDate 2018
dc.date.none.fl_str_mv 2018
2018
2018
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10803/663184
url http://hdl.handle.net/10803/663184
dc.language.none.fl_str_mv Inglés
language_invalid_str_mv Inglés
dc.rights.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 214 p.
application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universitat de Barcelona
publisher.none.fl_str_mv Universitat de Barcelona
dc.source.none.fl_str_mv TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
reponame:TDR. Tesis Doctorales en Red
instname:CBUC, CESCA
instname_str CBUC, CESCA
reponame_str TDR. Tesis Doctorales en Red
collection TDR. Tesis Doctorales en Red
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1869418023118438400
spelling Combined Transmission Electron Microscopy and In-Situ Scanning Tunneling Microscopy Characterization of NanomaterialsMartín Malpartida, GemmaMicroscòpia electrònica de transmissióMicroscopía electrónica de transmisiónTransmission electron microscopyMicroscòpia d'efecte túnelMicroscopía de barrido de efecto túnelScanning tunneling microscopyMesuraments elèctricsMedidas eléctricasElectric measurementsMaterials nanoestructuratsMateriales nanoestructuradosNanostructured materialsCiències Experimentals i Matemàtiques53The main goal of this thesis has been to apply in-situ Transmission Electron Microscopy (TEM) electrical measurements using a Scanning Tunneling Microscopy (STM) tip, combined with TEM imaging and spectroscopic techniques, in order to address the characterization of relevant nanomaterials. This system has not only been used to measure electrical properties, but also to carry out in-situ experiments with Joule heating and to apply mechanical stresses. A review of the different in-situ TEM techniques, their development over the years and their impact in the scientific community has been presented. Moreover, the instrumental used in this thesis, in particular, the TEM-STM system, has been described. In addition, two techniques for the preparation of specific samples for in-situ TEM-STM experiments have been presented: for nanostructured samples (2D materials, nanowires, etc), and for localized samples (devices, thin layers, bulk samples, etc). A gridcase that allows the use of conventional TEM grids in the TEM-STM system has been designed and fabricated in the context of this thesis. The use of this homemade gridase has allowed us to improve the experiments, offering more reproducibility and versatility. Finally, the calibration of the electrical measurements of the system has been carried out. Using the TEM-STM system, different type of nanostructures have been characterized during the present thesis, from 2D nanostructures, as the elucidation of the effects of electrical current through a single graphene oxide sheet, to functional devices, as the study of the ferroelectric and piezoelectric behavior of structures based on La2WO6, the study of the anisotropic electrical conductivity of GaInP CuPtB type ordering layers used for multijunction solar cells or the study of the conductive filament (CF) formation mechanism in three different Resistive random-access memory (ReRAM) devices. In summary, in-situ microscopy expands the horizons of the characterization and study of materials and, in particular, in the context of this thesis, an in-situ TEM-STM system has been used to electrically characterize samples from nanomaterials to functional devices.En aquesta Tesi, s'ha emprat una tècnica de Microscopia Electrònica de Transmissió (TEM, Transmission Electron Microscopy en anglès) in-situ que permet realitzar mesures elèctriques utilitzant una sonda de microscòpia d'efecte túnel (STM, Scanning Tunneling Microscopy en anglès), tot combinant-la amb imatge TEM i tècniques d'espectroscòpia. A més, aquest sistema no només s'ha utilitzat per a mesurar les propietats elèctriques, sinó també per a dur a terme experiments in-situ amb escalfament per efecte Joule o aplicant una tensió mecànica a la superfície de la mostra. D'aquesta manera s'han pogut caracteritzar nanomaterials, des de nanoestructures 2D, estudiant l’efecte del pas de corrent a través d'un sol full d'òxid de grafè, fins a dispositius completament funcionals, com la caracterització piezoelèctrica i ferroelèctrica de capes primes d'òxids funcionals lliures de plom, l'estudi de l’anisotropia en la conductivitat d’estructures ternàries III-V ordenades utilitzades en cèl·lules solars tàndem multicapa i l'estudi amb TEM de la formació de filaments conductors (CF) i del mecanisme de commutació resistiva en tres dispositius ReRAM diferents. En els diferents capítols d'aquesta tesi s'ha donat resposta a problemes de ciència de materials amb l'ajut d'una tècnica de TEM in-situ tot combinant-la amb altres tècniques d'espectroscòpia i difracció. El desenvolupament d'aquesta tècnica ha permès caracteritzar les propietats del materials a nivell nano.Universitat de BarcelonaCornet i Calveras, AlbertEstradé Albiol, SòniaUniversitat de Barcelona. Facultat de Física201820182018info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion214 p.application/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10803/663184TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)reponame:TDR. Tesis Doctorales en Redinstname:CBUC, CESCAInglésADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.info:eu-repo/semantics/openAccessoai:www.tdx.cat:10803/6631842026-06-14T12:46:07Z
score 15,300719

Similares en LA Referencia