Kristel Möls kaitseb doktoritööd „Metastable TiO2-II in atomic layer deposited thin and ultrathin films: stabilization, properties and impact on film growth“

28. augustil kell 14.00 kaitseb Kristel Möls materjaliteaduse erialal doktoriväitekirja „Metastable TiO₂-II in atomic layer deposited thin and ultrathin films: stabilization, properties and impact on film growth“.

Juhendajad: 
professor Jaan Aarik, Tartu Ülikool
Hugo Mändar, Tartu Ülikool

Oponendid:
Sandra Stanionytė, Füüsika- ja Tehnikateaduste Keskus (Vilnius, Leedu)
Tomáš Roch, Bratislava Comeniuse Ülikool (Slovakkia)

Kokkuvõte 
Doktoritöös uuriti õhukeste titaandioksiidi (TiO₂) kilede struktuuri ja faasikoostist, et teha kindlaks metastabiilset TiO₂-II faasi sisaldavate kilede valmistamise võimalused ja omadused. Oma eriliste omaduste pärast on TiO₂-l palju olulisi rakendusi. Seda kasutatakse värvi-, paberi-, ravimi- ja kosmeetikatööstuses, aga see pakub suurt huvi ka mikro- ja nanoelektroonika tööstuses tänu oma suurele dielektrilisele konstandile ja optikatööstuses tänu suurele murdumisnäitajale ja läbipaistvusele nähtavas spektripiirkonnas. Samuti on TiO₂ kasutatud isepuhastuvates ja antibakteriaalsetes pinnakatetes, katalüsaatorites, gaasisensorites ja korrosioonivastastes katetes.

Üks vähem uuritud, aga tähelepanuväärsemaid TiO₂ modifikatsioone on TiO₂-II. See faas on oma ainulaadsete omaduste tõttu äratanud viimasel ajal suurt huvi erinevates tehnoloogiaharudes. Näiteks on teoreetiliste uuringute tulemusena leitud, et selle faasi fotokatalüütilised ja mehaanilised omadused ületavad tunduvalt TiO₂ enimtuntud faaside (anataasi ja rutiili) vastavaid omadusi. Kuna aga TiO₂-II saamine enamiku tavapäraste materjalisünteesimeetoditega on vähetõenäoline, pole seni piisavalt andmeid selle faasi mitme omaduse (nt murdumisnäitaja, keelutsooni laiuse ja kõvaduse) ega moodustumise kohta tahkisekiledes.

Doktoritöö peamine siht oli TiO₂-II faasi edukas stabiliseerimine sellisel kujul, mis võimaldas määrata TiO₂-II optilisi ja mehaanilisi omadusi. Selleks uuriti võimalusi TiO₂-II aatomkihtsadestamiseks, selgitati välja tehnoloogiliste protsesside parameetrid, mis soodustavad TiO₂-II teket, ning õpiti tundma nende parameetrite mõju saadud kilede omadustele. Tulemusena saadi ülevaade TiO₂-II sisalduse mõjust seda faasi sisaldavate kilede optilistele ja mehaanilistele omadustele. Saadud tulemused on hea lähtepunkt edasisteks uuringuteks ja TiO₂-II võimalikeks rakendusteks, näiteks fotokatalüüsis ja suure kõvadusega funktsionaalsetes pinnakatetes.