Kolmiarvoisten rautaoksidiohutkalvojen kemialliset sovellukset

Abstract

Rautaoksidien käyttö sovelluksissa on yleistä niiden hyvän riittävyyden, monipuolisuuden, alhaisen hinnan ja ympäristöystävällisyyden vuoksi. Niistä voidaan valmistaa esimerkiksi ohutkalvoja erilaisilla ohutkalvojen valmistusmenetelmillä.

Hematiitista valmistettuja rautaoksidiohutkalvoja on tutkittu paljon ja niitä voidaan hyödyntää monenlaisissa sovelluksissa, kuten litiumioniakuissa, biosensoreissa ja aurinkokennoissa. Rautaoksidiohutkalvot voisivat toimia sovelluksissa muiden kalliimpien, harvinaisempien ja tehottomampien materiaalien tilalla. Näin esimerkiksi aurinkoenergiasta voitaisiin saada halvempaa, jolloin useammat voisivat hyödyntää uusiutuvaa energiaa tulevaisuudessa.

Epsilonrautaoksidi on epästabiili rautaoksidi, minkä vuoksi sitä ei esiinny luonnossa. Sitä ei ole myöskään tutkittu vielä kovin paljon. Epsilonrautaoksidiohutkalvojen valmistus on myös hankalaa, minkä vuoksi yleensä ohutkalvosovelluksissa käytetään rautaoksideista hematiittia. Epsilonrautaoksidia ja siitä valmistettuja ohutkalvoja tutkitaan koko ajan enemmän ja niitä pidetäänkin potentiaalisina osina tulevaisuuden sovelluksissa niiden multiferroisien ominaisuuksien vuoksi.

Tämän kandidaatin tutkielman tarkoituksena on tarkastella kolmenarvoisien rautaoksidiohutkalvojen käyttökohteita erilaisissa kemiallisissa sovelluksissa. Lisäksi tutkitaan, voisiko epsilonrautaoksidi sopia sovelluksissa yleisesti käytettyjen rautaoksidien eli hematiitin ja maghemiitin tilalle. Tämä kandidaatin työ on toteutettu kirjallisuuskatsauksena.