Bachelor's Thesis

Optimization of device for measurement field emission from surface CND

Final Thesis 9.67 MB Appendix 2.36 MB

Author of thesis: Ing. Jakub Piastek, Ph.D.

Acad. year: 2012/2013

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

Reviewer: prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D.

Abstract:

This bachelor's thesis deals with the study of cold electron emission from the surface of nanocrystal diamond (NCD). The samples of NCD were prepared by using chemical vapor deposition (CVD). Dependences of emission current and properties of NCD surface on different concentration of nitrogen and methan were studied. Experimental results and their evaluation are discussed.

Keywords:

Cold electron emission, nanocrystal diamond, chemical vapor deposition.

Date of defence

19.06.2013

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

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)
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. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Jindřich Mach, Ph.D.

Student v rámci bakalářské práce se aktivně podílel na měření emisivity vrstev nanokrystalických diamantů (NCD). V rámci bakalářské práce byly proměřeny série vzorků NCD s různou mírou dopování. Byla provedena rešeršní studie měření studeno katodových křivek. Dále byl proveden návrh zakládací komory, který výrazným způsobem zrychli provádění měření jednotlivých vzorků. Dále byly navrženy a realizovány změny v měřící hlavě, které by měly zpřesnit měření vzorků. Jednalo se o novou oblast studia prováděných experimentů na ústavu fyzikálního inženýrství v Brně. Práce studenta byla velmi intenzivní a snaživá. Proto lze konstatovat, že student splnil všechny úkoly zadání a projevoval nadměrný zájem o danou problematiku.
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 B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Práce je ve 43 stranách členěna do pěti kapitol včetně úvodu a závěru. Zabývá se problematikou, která dosud na ÚFI nebyla studována, a představuje tak v tomto ohledu pionýrskou práci se všemi klady i zápory. Co považuji za přínosné je skutečnost, že je v ní podána jak teorie studené emise z malých povrchů, tak především i konstrukční řešení a samotné měření emisních proudů ve vakuu, což rozhodně není triviální experiment. Podle mého soudu student musel překonat mnoho obtíží, než mohl s určitou mírou porozumění naměřit první experimentální data emisních proudů. Zdá se mi ale, že měření odezvy nanokrystalického diamantu na vysoká elektrická pole měla v současném stavu aparatury a zvládnutí techniky více obtíží než úspěchů.
K práci mám následující výhrady:
Vyskytuje se v ní přiměřený počet překlepů a gramatických chyb, které ovšem nevedou k zásadnímu nepochopení textu. Některé formulace nejsou nejlépe zvolené, případně jsou špatně. Např. věta na str. 12 ...(elektron) musí mít složku rychlosti kolmou k povrchu rovnou nejméně energii Es.. je fyzikálně nesmyslná, už třeba jen z rozměrové analýzy obou veličin plyne, že se nemohou rovnat. Rovněž ve vztahu (2.4) veličina n nepředstavuje v textu popsaný počet, ale koncentraci elektronů. V rovnici (2.7) není uveden rozměr konstanty A, v rovnici (2.41) obdobně (jednotky jsou až v textu). Co je dle mého názoru závažnější, je užívání směsice jednotek SI a CGS bez náležitého upozornění čtenáře. Jedná se např. o vztah (2.18) a z něj dále vztahy plynoucí, který není v uveden v SI soustavě, a tak se neznalý čtenář může oprávněně obávat, že k tomuto prolínání soustav může docházet i v jiných částech práce a věrohodnost dosažených výsledků může být zpochybněna.

Celkové hodnocení práce.
Přes výhrady, které jsou v posudku práce vyjádřeny, se domnívám, že vzhledem k náročnosti a původnosti tématu bakalářské práce na ÚFI FSI, student Jakub Piastek vypracoval postup, jak v budoucnu měřit emisivitu nanostrukturních motivů. Velkým přínosem je návrh měřicí aparatury, která jistě přispěje k lepšímu zvládnutí náročných měření. Více pozornosti je ale třeba věnovat teoretickým základům měření a rovněž zvážení dalších komplementárních metod stanovovaní rozměrů aktivní emisní plochy (AFM, SEM apod), aby bylo možné omezit vliv velkého množství dosud neznámých parametrů měření.

Vzhledem k uvedeným skutečnostem navrhuji celkové hodnocení C.

V Brně 11. 6. 2013                 Jiří Spousta
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání C
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
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 D
Práce s literaturou včetně citací C
Topics for thesis defence:
  1. Vysvětlete pojem hybridizace, sp3 a sp2 a uveďte, co je v práci uvedeno správně (str. 3 dole nebo str. 5 nahoře?).
  2. Je vztah (2.26) správně? Pokud ne, jaký má mít tvar?
  3. V jakých jednotkách (soustavě jednotek) je vyjádřena síla ve vztahu (2.18) a z něj následně vycházející vztahy (2.19), (2.20) atd.?
  4. Jaký má význam pomlčka v tabulkách 3.1 až 3.3 ve sloupci beta (obdobně sloupeček alfa)?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová