Master's Thesis

Deposition of Ga and GaN ultrathin layers on graphene substrate

Final Thesis 5.16 MB

Author of thesis: Ing. Martin Dvořák

Acad. year: 2012/2013

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

Reviewer: RNDr. Alois Nebojsa

Abstract:

This diploma thesis deals with preparation of graphene samples for depositions of ultrathin layers of gallium and gallium nitride. Graphene substrates were prepared by chemical vapour deposition in home-build high temperature reactor. After graphene transfer to silicon wafers, a series of chemical and thermal treatments were performed. Obtained samples were suitable for the study of growth of ultrathin layers of Ga and GaN. The growth of Ga and GaN was realized in ultra high vacuum conditions. Molecular beam epitaxy technique was used for gallium depositions together with ion source for nitridation. Obtained ultrathin layers were studied with X-ray photoelectron spectroscopy, atomic force microscopy and with scanning electron microscopy.

Keywords:

graphene, gallium, gallium nitride, ultrathin layer growth, MBE, nitridation

Date of defence

17.06.2013

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (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)
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 diplomové práce aktivně podílel na realizaci experimentů směřujících k růstu Ga a GaN ultratenkých vrstev na grafenový substrát. V rámci bakalářské práce byly připraveny Si(111) vzorky pokryté greenovou vrstvou. Tyto polykrystalické grafénové vrstvy byly připraveny pomocí metody CVD. Studen zvládl techniku přenosu uhlíkových vrstev na křemíkový substrát a sudoval procesy čištění takovýchto povrchů. Po zvládnutí procesu čistění byly na připravené substráty v podmínkách UHV provedeny série depozic Ga za různých fyzikálních podmínek (teplota substrátu). Byly také provedeny experimenty za účelem získání GaN užitím metody posnitridace. Takto připravené vrstvy byly studentem analyzovány užitím metod XPS, SEM a AFM. Výsledky budou využity k přípravě a dalšímu studiu rozhraní grafen/Ga respektive grafen/GaN. Práce studenta byla snaživá a dostatečná. Proto lze konstatovat, že student splnil všechny úkoly zadání, projevoval nadměrný zájem o danou problematiku a při práci si počínal samostatně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry C
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 A
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
RNDr. Alois Nebojsa

    Předložená práce se zabývá přípravou vrstev Ga a GaN  na grafenu. Teoretická část je velmi dobrou rešerží problematiky i  s přihlédnutím k předpokládaným aplikacím. Praktická část je věnována přípravě grafenu a následné depozici vrstev Ga a GaN. Výsledky jsou uvedeny přehledně, i když některé chyby v popisu grafů kazí celkový dobrý dojem (popis obr. 4.10, obr. 4.17 - intenzita (eV), 4.19 zbytečné závorky atd.) Praktická část ukazuje na dobré zvládnutí  technologie při přípravě vzorků a orientaci ve výsledcích měření i dostatečné množství připravených vzorků.
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 A
Topics for thesis defence:
  1. Na straně 40 je uveden tok v jednotkách sccm, můžete uvést o jaké jednotky se jedná? Na straně 48 píšete o změně drsnosti, můžete uvést konkrétní hodnoty?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová