Structural stability and phase separation of ternary nitrides and alloys thin films

The aim of the present PhD thesis is the detailed study of structural and electronic-optical properties of four systems: a)metallic glasses (MGs) and nanostructured alloys, b)binary and c)ternary transition metals nitrides and finally d) nanocomposites (transition metal nitride-nobel metal). In each case, our basic concern was to understand how deposition conditions and stoichiometry of the initial components affect film microstructure, so we can tailor films properties, depending on the application. Two deposition techniques used to grow the thin films: Pulsed Laser Deposition (PLD) and Magnetron Sputtering (MS). The chemical composition of the films studied by Auger Electron Spectroscopy (AES) and Scanning Electron Microscopy (SEM). For the structural characterization we used X-ray Diffraction (XRD), X-ray Reflectivity (XRR) and Transmission Electron Spectroscopy (TEM). The optical properties of the films determined by Spectroscopic Ellipsometry (SE), Optical Reflectance Spectroscopy (ORS) and Electron Energy Loss Spectroscopy (EELS). Molecular Dynamics (MD) and Density Functional Theory (DFT) used to confirm experimental data and for better understanding of physical phenomena. Regarding MGs, we found that simultaneous deposition results in amorphous films, while sequential deposition results in nanocrystalline films. All binary nitrides films have the characteristic cubic structure of NaCl. We also managed to correlate plasma energy with lattice constant for all possible combinations. Regarding ternary nitrides, we found that all of the films form perfect solid solutions and have the structure of NaCl, while the lattice constant follows Veggard’s law. We also created the phase space of plasma energy vs. lattice constant and conclude that these materials are perfect candidates for microelectronic applications. Finally, we managed to correlate the optical properties with the structure of TiCuN nanocomposite system. Sequential deposition results in nanocrystillites of TiN inside an amorphous Cu matrix, while simultaneous deposition results in the formation of TiCu phase inside the films, in addition with TiN nanocrystallites and amorphous Cu.Σκοπό της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής (ΔΔ) αποτέλεσε η διερεύνηση των δομικών και ηλεκτρονικών - οπτικών ιδιοτήτων τεσσάρων συστημάτων: α) των μεταλλικών υάλων και των νανοδομημένων κραμάτων, β) των δυαδικών νιτρίδιων και γ) των τριαδικών νιτρίδιων των μεταβατικών μετάλλων και τέλος δ) των νανοσύνθετων υμενίων κεραμικού μεταβατικού μετάλλου - ευγενούς μετάλλου. Σε κάθε περίπτωση, στόχο αποτέλεσε η κατανόηση της επίδρασης τόσο των συνθηκών εναπόθεσης όσο και της στοιχειομετρίας των συστατικών στοιχείων στη μικροδομή των τελικών υμενίων, έτσι ώστε να καταστεί δυνατή η διαμόρφωση των ιδιοτήτων των υμένίων ανάλογα με την περίπτωση. Για την κατασκευή των δειγμάτων χρησιμοποιήθηκαν δύο τεχνικές εναπόθεσης: η εναπόθεση με παλμικό λέιζερ (PLD) και η ιοντοβολή με την παρουσία μαγνητικού πεδίου (MS). Η χημική σύσταση των δειγμάτων μελετήθηκε με φασματοσκοπία ηλεκτρονίων Auger (AES) και με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM). Ο δομικός χαρακτηρισμός των δειγμάτων συμπεριλάμβανε περίθλαση και ανακλαστικότητα ακτίνων-Χ (XRD, XRR) και ηλεκτρονική μικροσκοπία διερχόμενης δέσμης (TEM). Oι οπτικές ιδιότητες των υμενίων προσδιορίστηκαν με Φασματοσκοπική Ελλειψομετρία (SE), φασματοσκοπία οπτικής ανακλαστικότητας (ORS) και φασματοσκοπία ενεργειακών απωλειών ηλεκτρονίων (EELS). Για τον έλεγχο των αποτελεσμάτων και την καλύτερη κατανόηση των φυσικών φαινομένων χρησιμοποιήθηκαν υπολογισμοί μοριακής δυναμικής (MD) και θεωρίας συναρτησιακού της πυκνότητας (DFT). Για τις ΜΥ καταλήξαμε στο συμπέρασμα πως ταυτόχρονη εναπόθεση οδηγεί σε πλήρως άμορφα υμένια, ενώ η εναλλασσόμενη οδηγεί σε νανοκρυσταλλικά. Στα δυαδικά νιτρίδια βρέθηκε πως όλα παρουσιάζουν την κυβική δομή του NaCl και συσχετίστηκε η ενέργεια πλάσματος με την πλεγματική τους σταθερά. Στα τριαδικά νιτρίδια των μεταβατικών μετάλλων αποκαλύφθηκε πως όλα σχηματίζουν τέλεια στερεά διαλύματα αντικατάστασης με δομή NaCl. Η πλεγματική σταθερά ακολουθεί το νόμο του Veggard και κατασκευάστηκε ο χώρος φάσεων της Ep2 συναρτήσει της πλεγματικής σταθεράς για όλες τις στοιχειομετρίες. Βρέθηκε πως αποτελούν πολύ καλούς υποψήφιους για χρήση στη μικροηλεκτρονική. Τέλος, στα νανοσύνθετα υμένια κεραμικού - μετάλλου συσχετίστηκαν οι οπτικές ιδιότητες με τα δομικά χαρακτηριστικά των υμενίων. Επίσης, βρέθηκε πως εναλλασσόμενη εναπόθεση οδηγεί στο σχηματισμό νανοκρυσταλλιτών TiN μέσα σε άμορφη μήτρα Cu, ενώ ταυτόχρονη εναπόθεση οδηγεί σε επιπλέον σχηματισμό της διμεταλλικής φάσης TiC

Hyponatremia as a marker of complicated appendicitis: A systematic review

Background: Acute appendicitis, the most common cause of acute surgical abdomen, is associated with intra-abdominal complications, such as perforation, that increase morbidity and mortality. Early and accurate preoperative diagnosis of complicated appendicitis mandates the identification of new diagnostic markers. This systematic review summarizes current literature on the adoption of hyponatremia as an early diagnostic and predictive marker of complicated appendicitis. Methods: Pubmed, Cochrane Library, Scopus, Google Scholar, WHO Global Health Library, System for Information on Grey Literature, ISI Web of Science, EBSCOHost and Virtual Health Library were searched in accordance with the PRISMA guidelines in order to identify original human studies investigating the association between hyponatremia and the presence or development of complicated appendicitis. Results: A total of 7 studies conducted in 6 different countries were identified. A prospective diagnostic accuracy study reported a strong association between hyponatremia and complicated appendicitis in children. The largest sample size study performed in adults reported a significant association between hyponatremia and perforated or gangrenous appendicitis. Conclusions: The admission serum sodium level measurement, a routinely performed, low-cost test, should be taken into account in patients with clinical presentation compatible with acute appendicitis and suspicion of underlying complications. Future well-designed prospective diagnostic accuracy studies are required to further establish the association between hyponatremia and perforated appendicitis. © 2020 Royal College of Surgeons of Edinburgh (Scottish charity number SC005317) and Royal College of Surgeons in Irelan

Plasma energy and work function of conducting transition metal nitrides for electronic applications

The combination of electrical conductivity, chemical and metallurgical stability, refractory character, having lattice constants that are close to those of III-nitrides makes transition metal nitrides promising candidates for electronics and device applications. We study the structure, stability, and the plasma energy of stoichiometric, transition metal nitrides of similar crystal quality as well as the widest variety of their ternaries ever reported. We establish the phase spaces of the plasma energy (6.9-10.5 eV) and the work function (3.7-5.1 eV) of these complex nitrides with their lattice constant (0.416-0.469 nm) and we investigate the limits of their application

Structure, electronic properties and electron energy loss spectra of transition metal nitride films

We present a thorough and critical study of the electronic properties of the mononitrides of the group IV-V-VI metals (TiN, ZrN, HfN, NbN, TaN, MoN, and WN) grown by Pulsed Laser Deposition (PLD). The microstructure and density of the films have been studied by X-Ray Diffraction (XRD) and Reflectivity (XRR), while their optical properties were investigated by spectral reflectivity at vertical incidence and in-situ reflection electron energy loss spectroscopy (R-EELS). We report the R-EELS spectra for all the binary TMN and we identify their features (metal-d plasmon and N-p + metal-d loss) based on previous ab-initio band structure calculations. The spectral positions of p + d loss peak are rationally grouped according to the electron configuration (i.e. of the respective quantum numbers) of the constituent metal. The assigned and reported R-EELS spectra can be used as a reference database for the colloquial in-situ surface analysis performed in most laboratorie