Fabrication of a Prototype Device for Photocurrent Generation Using HfO2-CNT Nanohybrids as the Active Layer
Laen...
Kuupäev
2020
Kättesaadav alates
05.09.2020
Autorid
Ajakirja pealkiri
Ajakirja ISSN
Köite pealkiri
Kirjastaja
Eesti Maaülikool
Abstrakt
The goal of this Master's thesis was to create a prototype setup in order to measure the
photocurrent generated by hybrid nanocomposites like HfO2-carbon nanotube based
(CNT). The specifications of the setup were to illuminate a sample with UV and visible
light and to be able to measure photocurrent of a few nano-ampere using a conventional
multimeter. No portable device for such research activity with the required components
and specifications is available presently. It was demonstrated in a previous study, that
1 mg of the nanohybrid can, under strong illumination, produce a photocurrent of about
150 nA, which is on the resolution limit of most multimeters. The study aimed at obtaining
current values with high accuracy with two different multimeters available at EMÜ. This
was brought about by building a circuit with an operational amplifier that amplifies the
voltage drop on a shunt resistor. The resulting voltage is measurable in mV range and
corresponds to nA scale of the amplifier input. Four prototypes were developed, and the
final prototype has a lighting unit with 339 W/m2 power output and current measurement
resolution of 0,01 nA. An integral part of the prototype development was the mitigation
of interferences, which were brought down from 50 nA to 1,7 nA.
Selle magistritöö eesmärk oli luua prototüüpseade nanohübriidmaterjalide, nagu HfO2- süsinik-nanotorud (CNT), poolt tekitatud fotovoolu mõõtmiseks. Seadme ülesandeks oli valgustada nanohübriidmaterjali proovi ultraviolett- ja nähtava valgusega ning tavapärase multimeetri abil mõõta mõne nanoampri suurust fotovoolu. Praegu teada olevalt ei ole sellise uurimistegevuse jaoks kaasaskantavaid seadmeid koos vajalike komponentide ja spetsifikatsioonidega saadaval. Ühes eelnevas uuringus tuvastati, et 1 mg nanohübriidmaterjali võib tugeva valgustatuse korral tekitada fotovoolu umbes 150 nA, mis on enamiku multimeetrite lahutusvõime piiril. Uuringu eesmärk oli mõõta nanoamprite suurusjärgus voolu kahe erineva tehnilise tasemega EMÜ-s saadaoleva multimeetri abil. Selle saavutamiseks koostati operatsioonivõimendiga vooluahel, mis võimendab šunttakisti pingelangu, mida saab mõõta multimeetri mV pingevahemikus ja mis vastab võimendi sisendi nA väärtusele. Seadme arendusfaasis valmisid neli prototüüpi ja lõplikul prototüübil on valgustusseade, mille väljundvõimsus on 339 W / m2 ning voolu eraldusvõime 0,01 nA. Prototüübi väljatöötamise lahutamatu osa oli häirete vähendamine, mille käigus vähendati neid 50 nA pealt 1,7 nA peale.
Selle magistritöö eesmärk oli luua prototüüpseade nanohübriidmaterjalide, nagu HfO2- süsinik-nanotorud (CNT), poolt tekitatud fotovoolu mõõtmiseks. Seadme ülesandeks oli valgustada nanohübriidmaterjali proovi ultraviolett- ja nähtava valgusega ning tavapärase multimeetri abil mõõta mõne nanoampri suurust fotovoolu. Praegu teada olevalt ei ole sellise uurimistegevuse jaoks kaasaskantavaid seadmeid koos vajalike komponentide ja spetsifikatsioonidega saadaval. Ühes eelnevas uuringus tuvastati, et 1 mg nanohübriidmaterjali võib tugeva valgustatuse korral tekitada fotovoolu umbes 150 nA, mis on enamiku multimeetrite lahutusvõime piiril. Uuringu eesmärk oli mõõta nanoamprite suurusjärgus voolu kahe erineva tehnilise tasemega EMÜ-s saadaoleva multimeetri abil. Selle saavutamiseks koostati operatsioonivõimendiga vooluahel, mis võimendab šunttakisti pingelangu, mida saab mõõta multimeetri mV pingevahemikus ja mis vastab võimendi sisendi nA väärtusele. Seadme arendusfaasis valmisid neli prototüüpi ja lõplikul prototüübil on valgustusseade, mille väljundvõimsus on 339 W / m2 ning voolu eraldusvõime 0,01 nA. Prototüübi väljatöötamise lahutamatu osa oli häirete vähendamine, mille käigus vähendati neid 50 nA pealt 1,7 nA peale.
Kirjeldus
Master's thesis
Energy Application Engineering
Märksõnad
magistritööd, süsiniknanotorud, amperomeetria, operatsioonivõimendid