diplomová práce

Analýza a modifikace tenkých vrstev pomocí iontových svazků

Text práce 8.19 MB Příloha 319.63 kB

Autor práce: Ing. Jakub Jonner

Ak. rok: 2009/2010

Vedoucí: Ing. Petr Bábor, Ph.D.

Oponent: RNDr. Jan Lörinčík, CSc.

Abstrakt:

Tato diplomová práce se zabývá analýzou a modifikací tenkých vrstev pomocí iontových svazků. První část diplomové práce nabízí úvod do teorie interakce iontů s pevnou látkou. Druhá část diplomové práce se věnuje hmotnostní spektroskopii sekundárních iontů (SIMS) a spektroskopii rozptylu iontů nízkých energií (LEIS). Tato práce poskytuje nejen základní informace o těchto dvou metodách, ale zabývá se také výhodami plynoucími z jejich spojení v paralelním módu hloubkového profilování. Tyto výhody (lepší hloubkové rozlišení LEIS profilů, kvantifikace metody SIMS) jsou demonstrovány na příkladu měření MoSi multivrstev. V rámci této diplomové práce byl také navrhnut nový UHV manipulátor, vybavený precizním krokovým UHV motorkem, který umožňuje, díky svým kompaktním rozměrům, pohodlnější a přesnější manipulaci paletky se vzorkem v omezeném prostoru UHV komory.
Třetí část diplomové práce se zabývá možností transformace krystalové struktury metastabilních Fe vrstev na Cu(100) svazkem Ar+ iontů. Fe vrstvy s metastabilní fcc strukturou byly připraveny napařováním Fe v atmosféře CO (u 22 monovrstev tlustých Fe vrstev) a napařováním Fe spolu s invarem - Fe64Ni36 (u 44 monovrstev tlustých Fe vrstev). Změny krystalové struktury jsou studovány pomocí rastrovacího tunelového mikroskopu a pomocí difrakce pomalých elektronů. Tato práce se zaměřuje zejména na určení vlivu různých energií iontů a různých iontových dávek na tvorbu a růst bcc nanokrystalů, jejich konečný tvar a velikost. U Fe vrstev napařených spolu s invarem se pak tato práce zaměřuje na stanovení procentuálního množství Ni v Fe vrstvě potřebného pro depozici Fe vrstev s metastabilní fcc strukturou.

Klíčová slova:

Analýza iontovými svazky, SIMS, LEIS, paralelní mód hloubkového profilování, modifikace iontovými svazky, Fe vrstvy na Cu(100), transformace tenkých Fe vrstev, Fe vrstvy napařené v atmosféře CO, Fe vrstvy napařené spolu s invarem.

Termín obhajoby

16.6.2010

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)
doc. RNDr. Josef Kuběna, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Posudek vedoucího
Ing. Petr Bábor, Ph.D.

V rámci diplomové práce byla provedena analýza MoSi vrstev pomocí paralelního hloubkového profilování metodami SIMS a TOF-LEIS. Rovněž bylo provedeno vyhodnocení a interpretace experimentálních dat. Byly nastíněny možnosti využití metody TOF-LEIS pro kvantitativní zpracování dat měřených metodou SIMS. Bylo prokázáno vyšší rozlišení metody TOF-LEIS při použití He částic odražených pod mixovanou povrchovou vrstvou. Nad rámec zadání byla povedena velmi časově náročná konstrukce manipulátoru s UHV krokovým motorem, jehož většina částí je v současné vyrobena. Během pobytu na Technické univerzitě ve Vídni se diplomantovi podařilo na vysoké úrovni  zvládnout měření metodou STM, což je v diplomové práci ilustrováno pomocí experimentu, ve kterém byly modifikovány tenké vrstvy Fe pomocí iontových svazků. Vzhledem k svědomité, aktivní a tvůrčí činnosti diplomanta navrhuji práci hodnotit stupněm A.
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 B
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

Předloženou práci lze rozdělit na dvě zhruba stejně rozsáhlé části, jejichž společným jednotícím prvkem je technologie iontových svazků. V první části je popsáno využití iontových svazků na chemickou analýzu multivrtevMoSi originálním způsobem, který spočívá v kombinaci metod TOF-LEIS a SIMS. Ve druhé části jsou popsány experimenty, při kterých jsou iontové svazky využity na lokální modifikaci krystalografické struktury tenkých vrstev Fe nanesených na monokrystalu Cu.
Práce je napsána přehledně a lze si z ní udělat představu o přínosu a podílu diplomanta na jejích výsledcích. Diplomant ve své práci prokázal zvládnutí široké škály dovedností a znalostí; od osvojení si programu na simulaci iontových svazků SIMION a programu AutoCAD až po zvládnutí metod přípravy (vakuové napařování) a diagnostiky (TOF LEIS, SIMS, STM, LEED, AES) tenkých vrstev a povrchů.
Při vysvětlování motivace pro použití kombinované metody TOF-LEIS  SIMS, se vyskytuje důležitý pojem hloubkového rozlišení. Nikde jsem však nenašel definici hloubkového rozlišení  a také žádný kvantitativní odhad jakého hloubkového rozlišení bylo dosaženo metodou TOF-LEIS SIMS při měření MoSi multivrstev (Obr. 4.10. až 4.12.). Není tudíž možné v tomto parametru porovnat výsledky diplomové práce s výsledky dasaženými v jiných laboratořích. Domnívám se, že jeden nebo dva odstavce na toto téma chybí do úplného splnění bodu b) ze seznamu cílů diplomové práce. Ostatní cíle diplomové práce pokládám za splněné beze zbytku.
Zpracování SIMS profilu z Obr. 4.9. pokládám za velmi objevné a originální. S hloubkovým profilem MoSi multivrstev se zachází tak, jako by to byla binární slitina MoxSi1-x s hloubkou se měnícím parametrem x, který odpovídá relativní koncentraci Mo definované v rovnici 4.1. Na druhé straně Obr. 4.9. a z něho odvozené dramaticky "vylepšené" profily v Obr. 4.10 by si žádaly více komentáře.
V práci jsem našel zanedbatelné minimum formálních nedostatků: v anglickém abstraktu by mělo být LEIS místo LAIS, na konci par. 2.1. RSF místo RFS, na str. 7 na 2. a 10. řádku dolního odstavce "mohou" místo "můžou".
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry B
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