Bachelor's Thesis

Design of the atomic source producing carbon beams for deposition of graphene in UHV conditions

Final Thesis 5.41 MB Appendix 2.37 MB

Author of thesis: Ing. Matěj Horáček

Acad. year: 2012/2013

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

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

Abstract:

This bachelor's thesis deals with the design of the atomic source of carbon beams for deposition of graphene in UHV conditions. In the first part, problems on the growth of ultrathin layers, the theory of atomic beams and molecular beam epitaxy are described. The second part is aimed to graphene layers - especially the growth of graphene using molecular beam epitaxy. In the third part, the detection of carbon atomic beams is discussed. The practical part of this bachelor's thesis deals with the design and the construction of high-temperature atomic source of carbon. In the conclusion the obtained results are discussed.

Keywords:

ATOMIC SOURCE, THERMAL ATOMIC CARBON BEAMS, GRAPHENE, MBE, GROWTH OF ULTRATHIN LAYERS, UHV, C-MBE

Date of defence

19.06.2013

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)
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 se v rámci bakalářské práce aktivně podílel na realizaci návrhu vysokoteplotního atomárního zdroje pro depozici grafenu v UHV podmínkách. V rámci bakalářské práce byla provedena rešeršní studie aplikace uhlíkových atomárních svazků o nízké energii (0,1-1 eV). Byl vyhotoven 3D model vysokoteplotního zdroje atomárních svazku uhlíku a současně byla vyhotovena kompletní výkresová dokumentace. Dle vyhotoveného návrhu byl zdroj realizována. 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 snaživě.
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 A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Práce Matěje Horáčka se zabývá konstrukcí napařovací cely pro ne zcela běžný materiál a účel – depozice grafenu. Práce je členěna do čtyř kapitol a je přehledná, snad jen kapitola 2.3 by měla být umístěna více vpředu. Teoretický základ se omezuje na popis jevů bezprostředně souvisejících s prací, což kvituji s povděkem. Práce obsahuje jen několik překlepů a gram. chyb, vytkl bych práci s citacemi (např. 27 ani 28 neobsahují avizované tvrzení o parciálních tlacích). Autor občas používá neobvyklá slovní spojení („materiál zájmu“, „depozice atomárních svazků“, „rozlehlé vrstvy“ atd.). U převzatých obrázků je lepší odkazovat na původní práce (obr. 1.3), a nepřejímat chyby autorů (obr. 2.7 bez popisku nedává smysl, obr. 2.8 má „neviditelnou“ chybovou úsečku, u obr. 2.9 chybí z-osa atd.).  Občas se objeví vágní formulace („plyn je pod svou kritickou teplotou“, vysvětlení funkce měřiče tloušťky, popis Ramanovské spektroskopie).
Vztah 1.7 je s ohledem na obr. 1.5 špatně (úhel má být od normály), stejně tak vztah 1.19 nedává smysl – pokud je pravděpodobnost ulpění na povrchu 0 (f=0) pak W=0? Vektory reciproké mřížky na obr. 2.3 jsou zakresleny špatně. Kolimační trubice snižuje množství atomů vycházejících ze zdroje, což však nemusí mít za následek snížení depoziční rychlosti.
Celkové vyznění práce je více než dobré, přestože se jedná o konstrukčně zaměřenou práci, autor pojal zadané téma komplexně a věnoval se i fyzice v pozadí. S ohledem na výše uvedené drobné nedostatky hodnotím B.

1.    V práci je zmíněna potřeba vysokého výkonu dodávaného na vlákno, avšak nikde není vyčíslena žádná hodnota – můžete provést přibližný výpočet výkonu, který bude potřeba k žhavení vlákna na požadovanou teplotu?

2.    Můžete objasnit tvrzení se str. 21, že k preferenční sublimaci Si dochází „jelikož křemík má nižší tlak nasycených par než uhlík“? Podle mě je toto tvrzení nesprávné, navíc oba dva uvedené odkazy nabízejí jiné vysvětlení.
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 B

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová