diplomová práce

Aplikace KPM na povrchu grafén/Si modifikovaném metodou FIB

Text práce 3.05 MB

Autor práce: Ing. Martin Konečný

Ak. rok: 2012/2013

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

Oponent: doc. RNDr. Bohuslav Rezek, Ph.D.

Abstrakt:

Tato diplomová práce je zaměřená na aplikaci kelvinovské hrotové mikroskopie na grafenu připraveného metodou chemické depozice z plynné fáze. Teoretická část pojednává o kelvinovské hrotové mikroskopii, o metodě fokusovaného iontového svazku a o základních vlastnostech grafenu a jeho výrobě. Experimentální část je zaměřená na přípravu grafenových membrán na podložním substrátu modifikovaném fokusovaným iontovým svazkem a na měření povrchového potenciálu na takto připravených membránách. Dále se experimentální část zabývá možností využití mikroskopu atomárních sil při přípravě grafenových nanostruktur.

Klíčová slova:

AFM, KPM, FIB, grafen, povrchový potenciál, membrána

Termín obhajoby

17.6.2013

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaBznamka

Klasifikace

B

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. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Již ve své bakalářské práci v roce 2011 se Martin Konečný věnoval využití Kelvinovy silové mikroskopie (KPFM) při mapování elektrických vlastností povrchu křemíku modifikovaného pomocí fokusovaného iontového svazku (FIB) a lokální anodické oxidace. Během svého půlročního studijního pobytu na TU v Eindhovenu v roce 2012 pak studoval vliv hydrogenace grafenu připraveného termální dekompozicí z karbidu křemíku. Zmíněné zkušenosti uplatnil při vypracovávání předložené diplomové práce, jejímž hlavním cílem bylo pomocí KPFM mapovat stínění elektrostatického pole vzniklého v důsledku modifikace povrchu Si resp. SiO2 s využitím FIB pomocí grafenu. Ačkoliv tento cíl byl značně komplikován přítomností zbytkové vrstvy PMMA na grafenu, domnívám se, že z hlediska času a možností, které měl Martin Konečný k dispozici, bylo uděláno téměř vše pro vyřešení tohoto cíle a v diplomové práci předkládá množství výsledků, které mohou posloužit jako solidní základna pro další studium v této oblasti. Kromě dosažených cílů bych chtěl vyzvednout také měření KPFM na prvních grafenových membránách připravených na našem ústavu a předvedení možností statické litografie při tvarování vrstvy grafenu, které byly v diplomové práci představeny.

Jako vedoucí diplomové práce oceňuji především logický a systematický přístup k řešení problémů, jakož i následnou velmi dobrou interpretaci výsledků. Jedinou připomínku mám k lepšímu načasování termínů při dopisování bakalářské práce, což však nijak nepoznamenalo kvalitu práce. Z mého pohledu je předložený text na vysoké úrovni, a proto uděluji výborné hodnocení.
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

V práci se podařilo zopakovat výsledky z literatury jako je výroba grafénu různými metodami, vytváření membrán, anodická či mechanická modifikace a měření KPFM potenciálu grafénu. Nově se podařilo změřit i potenciál grafénových membrán vytvořených CVD, zde však zbývá doladit technologii přípravy a/nebo přenosu.
Práce je logicky uspořádána a vychází z řady významných prací v literatuře, které jsou správně citovány. Nicméně v práci bylo často obtížné odlišit přechod mezi rešeršní částí a popisem vlastní konkrétní práce a výsledků. Místy by popis metod a materiálů mohl být konkrétnější, např. KPFM parametry nebo výroba grafénu v konkrétních případech. Diskuze výsledků by mohla být důkladnější, v některých částech schází.
Není tak úplně pravda, že grafén izolovali poprvé Geim a Novoselov v roce 2004. To bylo známo i předtím včetně metody odlupování, jejich přínos spočíval hlavně v následné elektrické charakterizaci tohoto materiálu.
Popis KPFM není úplně přesný.
- úvod: KPFM signál je vždy odrazem jak rozdílu výstupní práce, tak lokalizovaných elektrostatických nábojů ve vzorku, to platí u vodivých, polovodivých i nevodivých vzorků
- další popis: je zavádějící uvádět KPFM jako měřeni povrchového potenciálu, KPFM detekuje náboje a změny na všech rozhraních, která jsou v daném obvodu, tzn. i rozhraní pod povrchem vzorku (viz. např. review Kronik&Shapira či konkrétní práce na uhlíkových materiálech mojí skupiny v Diam. Relat. Mater. a Langmuir). - oboje je důležité pro interpretaci měření na grafénu, prosím o komentář
Na str. 11 je poněkud nepřesné vyjádření, že "ze změn rezonanční frekvence raménka můžeme zjistit informaci o elektrických silách", to jistě můžeme, ale takto jednak funguje spíše FM-KPFM a hlavně jde o vynulování amplitudy či změny frekvence pomocí d.c. napětí. V dalších částech práce je to již popsáno lépe.
Str. 23: molekuly hrají roli akceptorů, nikoliv donorů v případě p-typového grafénu.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A

Známka navržená oponentem: B