diplomová práce

Ab-initio výpočty elektronických a strukturních vlastností olovo-zirkonátu-titanátu (PZT)

Text práce 3.65 MB

Autor práce: Ing. Jakub Planer

Ak. rok: 2016/2017

Vedoucí: doc. Ing. Miroslav Bartošík, Ph.D.

Oponent: Mgr. Martin Friák, Ph.D.

Abstrakt:

Tato práce je zaměřena na výpočty difuzních bariér kyslíkových vakancí v olovo-zirkonátu-titanátu a jeho komponent pomocí teorie funkcionálu hustoty. Zjistili jsme, že velikost bariér je různá v olovo titanátu a olovo zirkonátu, což je způsobené rozdílnou lokalizací elektronů pocházejících ze vzniku kyslíkových vakancí. Difuzní bariéry byly nadále určeny pro směs s vysokým podílem titanu a porovnány s experimentálními výsledky. Přínos této práce spočívá v objasnění neobvykle nízkých difuzních koeficientů, které byly experimentálně měřeny na olovo-zirkonátu-titanátu. Zjistili jsme, že elektronové stavy vyvolané přítomností kyslíkových vakancí vytváří lokální vazby mezi atomy olova, což způsobuje, že kyslíkové vakance jsou nepohyblivé v důsledku zvýšení aktivační energie difuzního procesu.

Klíčová slova:

olovo zirkonát, olovo titanát, olovo zirkonát titanát, kyslíkové vakance, difuze, aktivační energie, teorie funkcionálu hustoty

Termín obhajoby

20.6.2017

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaAznamka

Klasifikace

A

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Aplikované vědy v inženýrství (M2A-P)

Studijní obor

Fyzikální inženýrství a nanotechnologie (M-FIN)

Složení komise

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Eduard Schmidt, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Jakub Planer vypracoval diplomovou práci jako pokračování svého ERASMUS pobytu na Technische Universitat Wien (TUW) ve výpočetní skupině pod vedením profesora Redingera. Zde nejprve úspěšně pracoval na problému metastabilních fází oxidu zirkoničitého (ZrO2) přítomného na rozhranní kov/oxid s pomocí ab-initio výpočtů na principu teorie funkcionálu hustoty (DFT), který rakouská skupina řešila v rámci výzkumného grantu (FWF SFB FOXSI). Výsledky této práce Jakub vynikajícím způsobem prezentoval na letním setkání německé fyzikální společnosti v březnu 2017.
V rámci své diplomové práce se Jakub zaměřil na olovo zirkonát/titanát (PZT), kde dříve získaná experimentální data (v rámci FWF SFB FOXSI) svědčila o zajímavém jevu souvisejícím s iontovou a elektronovou vodivostí uvnitř tohoto systému. Protože mnoho experimentálních analýz záviselo na dobré znalosti oxidových difúzních bariér, Jakub studoval tyto bariéry pomocí různých ab-initio přístupů. První čtyři kapitoly diplomové práce se stručně zabývají použitými výpočetními metodami, což zahrnuje popis Kohnova-Shamova DFT k řešení mnohočásticového kvantově-mechanického problému a tři přístupy k nalezení difuzních bariér oxidu. V následujících kapitolách podrobně diskutuje své objevy pro PbTiO3, PbZrO3 a smíšenou fázi PbZrxTi(1-x)O3 (PZT). Pečlivě analyzuje a prezentuje své výpočetní výsledky a dochází k velmi zajímavých závěrům: Zirkon a titan se při vytváření difuzních bariér chovají odlišně (O-bariéra: PbTiO3
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Mgr. Martin Friák, Ph.D.

Student vypracoval vynikající diplomovou práci, která naprosto splňuje všechny požadavky a cíle zadání. Postup a rozsah řešení jsou přímo vzorné a odpovídají stanovenému problému za použití adekvátních metod (zvláštní pozornost si zaslouží mimořádně chválihodné použití několika různých metod při výpočtu difuzních energetických bariér kyslíkových vakancí). Vlastní přínos studenta a originalitu hodnotím známkou velmi dobře vzhledem k tomu, že se jedná o standardní výpočetní postupy, které však student výborně zvládl. Student prokázal schopnost analyzovat dosažené výsledky a správně z nich vyvozovat závěry. Výsledky budou zcela jistě v budoucnu využity jak při analýze experimentálních dat, tak pro navazující teoretická zkoumání (předložená práce obojí již částečně obsahuje). Grafická a stylistická úprava je jednoznačně vynikající (zahrnuté obrázky jsou opravdu mimořádně zdařilé) a celá práce je logicky velmi dobře uspořádaná a splňuje všechny formální náležitosti. Pravopis a jazyková stránka jsou na velmi vysoké úrovni. Autor práce také výborně pracuje s dostupnou literaturou, která je vzorně citována.
V souhrnu bych chtěl říct, že se jedná o opravdu mimořádně zdařilou diplomovou práci, ze které vzejde minimálně jedna velmi dobře impaktovaná a citovaná odborná publikace, a předloženou diplomovou práci tedy celkově hodnotím známkou A (výborně) a jednoznačně ji doporučuji k obhajobě.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A

Známka navržená oponentem: A