Bachelor's Thesis

Preparation of Ag/Co/Ag Trilayers

Final Thesis 2.83 MB

Author of thesis: Bc. Pavel Burda

Acad. year: 2009/2010

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

Reviewer: prof. Ing. Miroslav Kolíbal, Ph.D.

Abstract:

The Bachelor's thesis is aimed to the preparation of silver and cobalt ultrathin films. The films are formed on modified surfaces of crystalline silicon substrates (SiO2/Si(111), Si(111) ?H, Si(111) 7×7) and amorphous SiO2 in a form of a quartz glass. Thin films are grown using an effusion cell for Molecular Beam Epitaxy (MBE). Surface modified surfaces are covered subsequently by a silver, cobalt and silver thin layer. The individual film thickness is 6 nm. Consequently the samples are studied by the X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and the Atomic Force Microscopy (AFM). The morphology of thin films and growth modes are compared among the substrates. Growth modes change with the surface modification type. Complete trilayer system Ag/Co/Ag was prepared on SiO2/Si(111) and Si(111) 7×7. Such system can be employed in plasmonics in order to allow the control of surface plasmon polariton properties by an external magnetic field.

Keywords:

silver, cobalt, silicon, thin film growth, trilayer, Ag, Si, SiO2, MBE, AFM, XPS

Date of defence

17.06.2010

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (B3901-3)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (B-FIN)

Composition of Committee

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)

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

Student se v rámci bakalářské práce aktivně podílel na realizaci ultratenkých trojvrstev Ag/Co/Ag připravovaných na Si substrátech. V rámci bakalářské práce byla provedena kalibrace efuzních cel poskytujících atomární svazky Ag  nebo Co. Byl studován vliv Si substrátů na růst Ag užitím metod XPS a AFM.  Student svou prací položil základy depozice Ag a přípravy vrstevnatých struktur Ag/Co/Ag pomocí napařování na Ústavu fyzikálního inženýrství. Nad rámec zadání bakalářské práce bylo provedeno i měření magnetických vlastností struktury Ag/Co/Ag. Proto lze konstatovat že student splnil všechny úkoly zadání, projevoval zájem o danou problematiku a při práci si počínal 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 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
Samostatnost studenta při zpracování tématu C

Grade proposed by supervisor: B

Předložená bakalářská práce se zabývá vysoce aktuálním tématem přípravy ultratenkých vrstev pro aplikace v plasmonice. Sestává se z celkem 8 kapitol. Chybí zde úvod, který by čtenáři přiblížil obsah práce, a stmelil tak jednotlivé oddíly do jednoho celku – zejména první stránky a kapitoly působí roztříštěným dojmem. To platí i o podkapitole 7.3, jejíž podstatná část (popis měřící aparatury) patří do kapitoly 4. Práce obsahuje minimum překlepů a jen několik gramatických chyb, některým obrázkům bych vytkl nedostatečný popis (zejména Obr. 3 a 9). Poměrně často se vyskytuje tvrzení o „vhodných“ či „optimálních“ vlastnostech, aniž by bylo vysvětleno, co je tím myšleno. Některé formulace jsou nepřesné a nešikovné („proud iontů“, „metoda získání iontů“, „částice s vyšší volnou povrchovou energií“, začátek kapitoly 2 pojednává spíše o relaxaci a ne o rekonstrukci atd.), porozumění textu však nebrání. To se nedá říci o tvrzení na str. 18 o podmínkách pro efúzní tok, které není pravdivé.

Experimentální část obsahuje velice zajímavé systematicky zpracované výsledky, které se autor nebojí komentovat a porovnávat s literaturou. Tvoří tak výborný základ pro další experimenty. Přes kritiku uspořádání a stylistiky považuji práci za velmi dobrou.
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 C
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. V kapitole o metodě XPS na str. 20 je uvedeno, že informace pochází z hloubky 1-2 nm. To je však zavádějící a ne zcela korektní tvrzení. Můžete ho upřesnit?
  2. Popsaný experiment z literatury [18] na obr. 7 není vysvětlen. K čemu na povrchu dochází? Proč je vrstva deponovaná za nižších teplot a následně žíhaná za 300 °C spojitá?
  3. Na str. 27 je uvedeno, že z prvních měření vychází pro další měření jako nejvhodnější substrát SiO2/Si(111). Není však jasné proč. Dle změřené morfologie vrstev stříbra na str. 26 mi jako nejvhodnější přijde povrch terminovaný vodíkem.
  4. Komentář k výsledkům depozice trojvrstev Ag/Co/Ag na str. 33 tvrdí, že v případě substrátu Si(111)-7x7 není možné z XPS spekter říci, zda se jedná o atomy (zřejmě Ag) první nebo poslední vrstvy. Tomu nerozumím, navíc ze spekter na obr. 23 a 24 mi přijde trojvrstva nejméně promíchaná právě na tomto typu substrátu.

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová