Master's Thesis

Influence of electron beam on graphene field effect transistors

Final Thesis 7.56 MB

Author of thesis: Ing. David Mareček

Acad. year: 2016/2017

Supervisor: prof. Ing. Jan Čechal, Ph.D.

Reviewer: prof. RNDr. Vladimír Čech, Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis deals with electrical conductivity of a graphene sample, preparation of a graphene field-effect transistor and his irradiation by electron beam. In the theoretical part of the thesis, we describe electronic properties of graphene, preparation of graphene by CVD and its transfer to Si substrate with SiO_2 layer. Experimental part of this thesis is focused on the preparation of a graphene field-effect transistor for use in UHV conditions. Futher describes electron beam scanning over the transistor and creation of current maps of tranzistor. In the last part, the thesis deals with influence of electron beam on transport properties of graphene layer and doping of graphene layer by electron beam.

Keywords:

graphene, chemical vapor deposition, Dirac point, electron beam, SiO_2, transport properties.

Date of defence

20.06.2017

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (M2A-P)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (M-FIN)

Composition of Committee

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)

Supervisor’s report
prof. Ing. Jan Čechal, Ph.D.

Ve své bakalářské práci D. Mareček položil základy vedoucí k objevu silného bezkontaktního dotování grafenu (Sci. Rep. 7, 563, 2017).  Dopování rentgenem (i jinými fotonovými zdroji) však dotuje grafen pouze negativně. Cílem navazující diplomové práce bylo dosáhnout libovonného dotování, tedy jak negativního, tak pozitivního. Jako prostředek byl zvolen svazek elektronů. Klíčovým experimentálním aspektem, který byl v rámci diplomové práce navržen a realizován, je překrytí grafenu vrstvou Al2O3 a nastavení takové energie elektronové svazku, při které do okolí grafenu proniknou pouze elektrony o nízké energii. Takto se podařilo dosáhnout cíle diplomové práce, který je unikátní v mezinárodním kontextu. Nicméně je nutné podotknout, že přesný mechanismus bipolárního dotování je zatím nejasný. David Mareček pracoval na své práci samostatně a díky jeho experimentálnímu úsilí ji dovedl do úspěšného konce.
Evaluation criteria Grade
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

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
prof. RNDr. Vladimír Čech, Ph.D.

Řešená problematika je velmi aktuální. Je patrné, že příprava vzorků a jejich analýzy byly technicky a technologicky velmi náročné. Student prokázal, že je schopen řešit náročnou problematiku mezinárodního významu. Výsledky práce přinesly nové vědecké poznatky.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
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 B
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Proudová mapa na Obr. 9.4(f) (str. 46) obsahuje v oblasti grafenu výraznou lokální změnu proudu (modré skvrny odpovídající zápornému proudu). Jaká je interpretace tohoto jevu? Souvisí tato nehomogenita s kvalitou grafenu, tedy s lokální koncentrací defektů? Na str. 55, ř.14-15 píšete, že „… vzorek nebyl rastrován, ale ozařován“. Znamená to, že šířka elektronového svazku byla zvětšena, aby byla zasažena větší část vzorku? Tím by došlo ke změně hustoty proudu.

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová