Characterization of Cr-doped alumina barrier used in coplanar dielectric barrier discharges

Bc. Lucia Švandová

Bachelor's thesis

Abstract:

Dielektrické bariérové výboje (DBD) jsou dnes široce používány v různých průmyslových odvětvích. Materiál barierové vrstvy se stal v posledních letech předmětem rozsáhlého výzkumu i přesto, že v minulosti po něm nebyla výraznější poptávka a běžně používané materiály byly považovány za dostatečné. Bariérová vrstva je jednou z hlavních charakteristik DBD. Je všeobecně známo, že parametry výboje jsou silně ovlivněny chemickým složením bariéry a jejími elektrickými a mechanickými vlastnostmi. V současnosti je nejběžněji používaným materiálem dielektrické bariérové vrstvy oxid hlinitý, takže jedním z možných směrů výzkumu je zaměřit se na oxid hlinitý dopovaný jinými prvky a oxidy. Tato práce si klade za cíl přinést komplexní studium elektrických vlastností chromem dopovaného oxidu hlinitého, konkrétně zápalného napětí, poklesu povrchového potenciálu a permitivity. Hlavní důraz je kladen na měření zápalného napětí pomocí nově vyvinuté metody. Práce je navíc doplněna o analýzu povrchu vzorků pomocí mikroskopie atomárních sil (AFM).

Abstract:

The dielectric barrier discharges (DBDs) are nowadays widely used in various branches of industry. Although the commonly used materials were sufficient, and there was no significant demand for further research in the past, the barrier layer material became a subject of extensive research in recent years. The barrier layer is one of the primary characteristics of the DBD. It is generally known that the discharge parameters are heavily influenced by the chemical composition of the barrier and its electrical and mechanical properties. Nowadays, the most commonly used dielectric barrier layer is alumina, so one possible direction is to focus on alumina doped with other elements and oxides. This thesis aims to bring a comprehensive study of the electrical properties of Cr-doped alumina, namely ignition voltage, surface potential decay and permittivity. The main focus is on ignition voltage measurement using a novel method. In addition, a surface structure analysis of the material was conducted with the help of atomic force microscopy (AFM).

Keywords

dielektrické barierové výboje, keramické barierové vrstvy, CDBD, zápalné napětí, povrchový potenciál, permitivita, dielectric barrier discharges, ceramic barrier layers, ignition voltage, surface potential, permittivity

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 5. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 27. 6. 2022
• Supervisor: Mgr. Michal Pazderka
• Reader: doc. RNDr. Jozef Ráheľ, PhD.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Physics – nanotechnology / Physics – nanotechnology