Master's Thesis

The deposition of Ga and GaN nanostructures with metal core

Final Thesis 5.07 MB

Author of thesis: Ing. Martin Čalkovský

Acad. year: 2016/2017

Supervisor: doc. Ing. Jindřich Mach, Ph.D.

Reviewer: Ing. Vítězslav Jarý, Ph.D.

Abstract:

The presented thesis deals with preparation of GaN nanocrystals with a metal core. In the theoretical part of the thesis GaN with its properties and applications is introduced. Further, some of the preparation methods of GaN are presented, mainly focusing on MBE growth. Deposition of metal NPs from colloidal solution and the state of the art approaches to enhance luminescence of GaN based structures is discussed. The experimental part follows three steps of preparation of GaN crystals with the Ag core. In the first step the Ag NPs are deposited on the Si(111) substrate. In the second step the Ga deposition process is optimized and in the third step the deposited Ga is transformed into GaN. After the Ga deposition the samples were analyzed by SEM/EDX and SAM/AES. The properties of prepared GaN crystals with the Ag core were studied by XPS, photoluminescence and Raman spectroscopy.

Keywords:

GaN, metal core, enhanced photoluminescence, SERS

Date of defence

21.06.2017

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
doc. Ing. Jindřich Mach, Ph.D.

Student se v rámci diplomové práce aktivně podílel na realizaci experimentů směřujících k  růstu Ga a GaN nanostruktur s kovovým jádrem. V rámci diplomové práce byly připraveny substráty pokryté koloidním stříbrem na které bylo naneseno  Ga.  Struktury byly připravovány užitím efuzní cely v UHV podmínkách. Tyto vzniklé ultratenké vrstvy byly studentem analyzovány užitím metod XPS, nanoSAM, SEM, EDX, AFM a Ramanovou spektroskopií. Navíc student provedl přípravu GaN nanostruktur obsahující stříbrné jádro. Na těchto strukturách byla úspěšně měřena fotoluminiscence. Výsledky budou užity k přípravě publikace v odborném časopise. Práce studenta byla intenzivní, samostatná a přesahovala rámec zadání. Proto lze konstatovat, že student splnil všechny úkoly zadání. Projevoval nadměrný zájem o danou problematiku a při práci si počínal velmi snaživě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
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

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Vítězslav Jarý, Ph.D.

Předložená diplomová práce se zabývá studiem fyzikálních vlastností GaN nanostruktur s kovovým jádrem. Tyto nové materiály jsou velice perspektivní jak z hlediska základního výzkumu, tak i pro využití při konstrukci nových efektivních zdrojů bílého světa. Téma diplomové práce je tedy velice aktuální. Možno konstatovat, že experimentální metody použité pro dosažení cílů práce byly zcela adekvátní studované problematice.
    Diplomová práce je správně logicky členěna, za zmínku stojí teoretická část, kde diplomant, mj., přehledně formuluje způsoby přípravy GaN struktur různými metodami. V experimentální části je prezentováno množství původních výsledků. Bohužel z textu, který je psán v trpném rodě, není zcela jasné, kterých výsledků dosáhl diplomant samostatně, na kterých se podílel a které byly dosaženy na jiných pracovištích - prosím komentovat.
Práce je napsána v anglickém jazyce, má 58 stran, 29 obrázků a 85 odkazů na vědeckou literaturu. Po formální stránce obsahuje nepříliš velké množství překlepů. Zde bych chtěl na některé formální nedostatky upozornit:
- kapitola 2, strana 9 předposlední řádek nad obrázkem: Stabler bych přepsal na more stable
- strana 24 – poslední řádek nad obrázkem – this by mělo být nahrazeno these
- strana 16 – 11. řádek od spodu – in by mělo být nahrazeno is
- práce obsahuje veliké množství zkratek; už v abstraktu jich je použito sedm! Pro čtenáře z jiných oborů je pak velmi těžké se v tom vyznat. Je třeba pojmy nejprve uvést a vysvětlit, do budoucna stojí za to i vytvořit na začátku práce seznam zkratek; obecně ale v abstraktu by se vyskytovat neměly vůbec
- vzhledem k velkému počtu experimentálních technik by také stála za úvahu samostatná kapitola pojednávající o experimentálních zařízeních, které byly pro účely práce použity, a jejich stručný popis

Závěrem lze ale konstatovat, že diplomová práce formálně i věcně splňuje obecné požadavky kladené na diplomovou práci, má velmi vysokou vědeckou úroveň a prokazuje předpoklady autora k samostatné tvořivé práci. Proto doporučuji, aby práce byla přijata k obhajobě.
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 A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. - Která měření prováděl diplomant sám a která případně na jiných pracovištích? - Proč je v některých případech strukturní rovina uvedena jako 3-místné číslo v kulaté závorce a někdy jako 4-místné? Jaký je případný rozdíl mezi těmito údaji? - Jakým způsobem se určuje energie iontů N2+? - Na obrázku 3.3b) jsou fotoluminiscenční emisní spektra GaN pro různé podmínky excitace. Má autor nějaké vysvětlení, proč pro nejvyšší hodnoty ozářenosti (ve W/cm2) je intenzita defektního pásu nejnižší? - Je reální v těchto podmínkách také zkoumat strukturu vzorků metodou rentgenové difrakce (XRD)?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová