Bachelor's Thesis

Preparation of graphene membranes and their modification by focused ion beam

Final Thesis 11.34 MB

Author of thesis: Ivana Kratochvílová

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Linda Supalová

Reviewer: Ing. Radim Zahradníček, Ph.D.

Abstract:

This bachelor’s thesis focuses on the design and fabrication of suitable substrates
for graphene membranes, the preparation of the membranes, and their modification
using a focused ion beam. The aim of this thesis is to characterize the created structure
of graphene membranes as a function of the acceleration voltage and current settings
of the xenon focused ion beam and to determine the most suitable settings for their
modification.

Keywords:

Graphene, Bilayer Graphene, Graphene Membrane, Photolithography, Focused Ion Beam,
Sputter Yield

Date of defence

18.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Po otázkách oponenta bylo dále diskutováno: - depozice grafénu na měděnou fólii - použité iontové dávky - výtěžnost odprašování - nejistoty měření Studentka na otázky odpověděla.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Physical Engineering

Study programme

Physical Engineering and Nanotechnology (B-FIN-P)

Composition of Committee

prof. Ing. Miroslav Kolíbal, Ph.D. (předseda)
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. Mgr. Miroslav Černý, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jan Čechal, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
doc. Mgr. Vlastimil Křápek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Miroslav Bartošík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jakub Zlámal, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Stanislav Průša, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Linda Supalová

Bakalářská práce Ivany Kratochvílové byla zaměřena na výrobu volně stojících grafenových membrán, které by bylo možné v budoucnu použít pro charakterizaci interakce grafenu s různými materiály bez přidaného vlivu nosného substrátu. V rámci své práce se studentka naučila samostatně připravit vhodné substráty pomocí vícekrokové optické litografie a suchého leptání. Následně na tyto substráty přenesla grafenovou dvouvrstvu, na které provedla optimalizaci parametrů xenonového fokusovaného iontového svazku. Takto vytvořila grafenové van der Pauw struktury pro měření elektrických vlastností a zároveň stanovila hodnotu výtěžnosti odprašování pro dvouvrstvý grafen pomocí Xe iontů, která v literatuře nebyla doposud experimentálně určena.

Slečna Kratochvílová nejen splnila stanovené cíle práce, ale dále je přesáhla výrobou složitějších substrátů připravených pro transportní měření. Postup řešení odpovídá zadané problematice s očekávaným výstupem v podobě vyrobených grafenových membrán, který byl dále rozšířen o určení výtežnosti odprašování Xe iontů. Hlavní přínos studentky spočívá v ochotě naučit se technologické postupy používané v nano/mikrofabrikaci a v nezávislém studiu, které vedlo ke zmíněným experimentům s výtěžností odprašování. Tyto výsledky jsou skvělým základem pro navazující výzkum. Grafické zpracování práce je na velmi vysoké úrovni a jediný nedostatek je občasná složitost souvětí, která ztěžuje čitelnost a porozumění textu. Tato práce plně splňuje standardní požadavky pro bakalářskou práci v daném oboru a celkově hodnotím práci jako výbornou (A).
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 výsledky 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 B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Radim Zahradníček, Ph.D.

Studentka Ivana Kratochvílová při řešení bakalářské práce postupovala samostatně a prokázala schopnost aplikace technologických i experimentálních metod v oblasti přípravy a modifikace grafenových membrán. Byly splněny všechny stanovené cíle práce, od zpracování rešerše problematiky přes přípravu vhodných substrátů pomocí optické litografie až po přípravu grafenových membrán, jejich modifikaci pomocí xenonového fokusovaného iontového svazku a následnou charakterizaci vzniklých struktur. Přínosem práce je zejména nalezení vhodných procesních parametrů pro modifikaci grafenových membrán a zpracování získaných experimentálních dat. Velmi kladně hodnotím kvalitní práci s odbornou literaturou, využití vlastních ilustrací namísto přejatých obrázků a celkovou úroveň zpracování práce. Text je místy méně čtivý, avšak obsahově srozumitelný. Práce svým rozsahem, kvalitou provedení i dosaženými výsledky přesahuje běžný standard bakalářských prací a představuje vhodný základ pro navazující výzkum či diplomovou práci. Formální i jazyková úroveň práce odpovídá požadavkům kladeným na bakalářské práce v daném oboru.
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. výsledky 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 B
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Jaký je rozdíl v rozdělení iontů ve svazku galiového a xenonového FIB.
  2. Který krok technologického postupu měl největší vliv na celkovou výtěžnost přípravy grafenových membrán a proč?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová