Master's Thesis

Electrotransport properties of the nanostructures fabricated by the FIB

Final Thesis 2.65 MB Final Thesis 11.49 MB

Author of thesis: Mgr. Petr Ostřížek

Acad. year: 2010/2011

Supervisor: Ing. Michal Urbánek, Ph.D.

Reviewer: Ing. Eva Kolíbalová, Ph.D.

Abstract:

The aim of this work is fabrication of nanostructures and measurement of their electrotransport properties. There are two different methods used for fabrication - electron beam lithography with sputtering of thin films and focused ion beam with deposition from gas phase. I-V characteristic was measured for characterisation of as prepared nanostructures - wires. Material of wires prepared by using of electron beam lithography was permalloy - an alloy of iron and nickel. Second types of wires prepared by using of chemical vapor deposition induced by focused ion beam was platinum based.

Keywords:

Focused ion beam, electron lithography, conductivity

Date of defence

20.06.2011

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaDznamka

Grading

D

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (N3901-2)

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)
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
Ing. Michal Urbánek, Ph.D.

Diplomovou práci pana Petra Ostřížka hodnotím známkou dobře. Většina cílů diplomové práce byla splněna. S přístupem studenta k plnění zadaných úkolů jsem byl spokojen pouze částečně, očekával jsem větší iniciativu zejména v oblasti měření elektrotransportních vlastností nanostruktur. Rovněž jsem nebyl spokojen s vedením (resp. nevedením) laboratorního sešitu, kdy student  nebyl při psaní diplomové práce schopen dohledat detaily o jednotlivých vzorcích a experimentech. Iniciativa diplomanta byla do jisté míry omezena výpadkem depoziční aparatury a omezenými možnostmi přístupu k zařízení FIB, ovšem odbyté provedení práce samotné tím omluvit nelze.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání C
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu C

Grade proposed by supervisor: C

Reviewer’s report
Ing. Eva Kolíbalová, Ph.D.

Tématem předložené diplomové práce je studium elektrotransportních vlastností monostrukrtur připravených metodou FIB.  Text je rozdělen do dvou částí – teoretické a experimentální. Přestože úvod by si zasloužil větší členění,  začíná logicky uvedením to tématiky a pokračuje popisem metod použitých pro tvorbu monostruktur. Bohužel teoretická část se tohoto sledu nedrží a zcela překvapivě začíná popisem rastrovacích elektronových mikroskopů.
Podkapitola “Principy rastrovací elektronové mikroskopie” by si zasloužila rozdělit do více celků, stejně jak to autor provedl v podkapitole „Historie a konstrukce fokusovaných iontových svazků“. Pomohlo by to k lepší orientaci v textu a práce by navíc působila uceleněji. Možná by se tak předešlo i nedostatkům, kdy se například čtenář dočká obrázku znázorňujícího interakci elektronového svazku se vzorkem (Obr. 2.7, vyznačení interakčního objemu však chybí) teprve až po zevrubném popisu konstrukce SE a BSE detektorů.
Zabývat se do takových detailů možnou konstrukcí mikroskopů (například různými typy objektivů) se mi zdá vzhledem k tématu práce zbytečné. Popis je navíc zcela obecný a z textu nakonec ani nevyplývá, jaký typ objektivu mají mikroskopy použité v rámci práce. Takových příkladů lze bohužel najít více. 
Práce navíc obsahuje množství zavádějících a protichůdných tvrzení (str. 17, „Díky této úpravě jsou sekundární elektrony produkovány pouze obrazovými body, které jsou aktuálně ozařovány“, str. 23, správné tvrzení „Oblast, ze které sbíráme signál (SE nebo BSE) ovšem neodpovídá pouze stopě svazku.).

Vysoký počet překlepů, několik nedokončených vět a nešikovných až nepřesných vyjádření (například nasorbovat místo adsorbovat) dělají text obtížně čitelný a jsou důkazem toho, že autor nevěnoval péči o text dostatečnou pozornost. Chvályhodný je počet citací, u některých zjevně přejatých tvrzení však konkrétní odkaz chybí.

V experimentální části autor diskutuje různé techniky přípravy kontaktů pro čtyřbodová měření vodivosti, jejichž principy musel zvládnout. Za stěžejní považuji konstrukci držáku vzorků do mikroskopu využitelného pro in situ sledování přípravy nanostruktur. Autor proměřil vodivostní vlastnosti nanodrátů o různých průřezech připravených jednak metodou FIB-CVD a jednak pomocí elektronové litografie. V cílech práce bylo však vymezeno i prozkoumání možností zlepšení vodivosti pomocí tepelného a chemického zpracování. Tato část experimentů v práci bohužel zcela chybí.  V kapitolách zabývajících se vlastním měřením vodivostních vlastností schází chybové úsečky u všech grafů, či jakýkoliv konkrétní odhad chyby měření. Prosím autora o doplnění. V závěru se autor obsáhle zabývá držákem vzorků na úkor diskuze výsledků měření. Porovnání metod pro přípravu nanodrátů zcela chybí. 

Přes kritiku uspořádání a stylistiky považuji práci za dobrou a experimentální část jako výchozí pro další práci. Autor navíc vychází ze širokého počtu literárních pramenů (64) a zvládl základy několika komplikovaných technik, jako je například elektronová litografie i práci s přístroji.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání C
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti D
Grafická, stylistická úprava a pravopis E
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. 1. Obrázek 2.8 by měl zobrazovat interakci mezi svazky iontů a elektronů a povrchem vzorku, není to však z něj patrné. Prosím o detailnější znázornění těchto interakcí. 2. Pro přípravu kontaktů se elektronová litografie často využívá, autor ji použil také i jako jednu ze dvou technik pro přípravu monostruktur. Co bylo tedy důvodem pro zkoušení dalších metod (např. elektrodepozice)? 3. V kapitole 3.2.1 se autor zabývá přípravou kontaktů na křemíku. Z naměřených hodnot bylo zjištěno, že nanesená měděná vrstva není vodivá. V kapitole se však nediskutuje, co je příčinnou. Je „zelený povlak“ oxid? Co zelený povlak pravděpodobně způsobuje a jak by se mu případně dalo předejít?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová