Master's Thesis

Preparation and Utilization of Exfoliated Graphite/Graphene Layers in Nanosensorics

Final Thesis 9.72 MB

Author of thesis: Ing. Miloš Hrabovský

Acad. year: 2013/2014

Supervisor: doc. Ing. Miroslav Bartošík, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Jana Drbohlavová, Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis deals with the fabrication of graphite/graphene layers and
measurement of their transport properties as a function of relative humidity.
Graphene flakes were deposited by mechanical exfoliation. For contacting the
graphene flakes the electron beam lithography was used. Additional characterization was performed by optical microscopy, atomic force microscopy and scanning electron microscopy. The thesis describes the steps for the production, observation and characterization of the deposited graphene flakes

Keywords:

graphene, AFM, EBL, SEM, grafit, lithography, four point probe method, V-A measurement

Date of defence

24.06.2014

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Language of thesis

English

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)

Miloš Hrabovský pracoval na uvedeném tématu od října minulého roku. Za tuto dobu se mu podařilo splnit všechny cíle diplomové práce. Nad rámec bylo provedeno souběžné měření grafenového senzoru a Kelvinovy sondové mikroskopie, které je prvním krokem na ÚFI k pochopení fyzikálních principů a technických omezení uvedených zařízení. Za velký úspěch považuji první měření Diracova bodu exfoliovaného grafénu v atmosférických podmínkách na ÚFI. Student zvládl na velmi dobré úrovni veškeré techniky potřebné k dokončení práce. Za o něco horší část považuji stylistické formulace, které by mohly být mnohdy obratnější a interpretace výsledků v závěrečné části týkající se souběžného měření KPFM a odezvy grafenového senzoru, kde bych očekával důkladnější porovnání vývoje povrchového potenciálu pro všechny (nízké, střední i nejvyšší) hodnoty relativní vlhkosti. Celkově práci hodnotím jako velmi dobrou.
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 B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: B

Ve své diplomové práci se pan Hrabovský soustředil na přípravu vrstev grafenu a jejich využití v senzorice, primárně pro detekci plynů. Práce je psána celkem srozumitelně, i když některá souvětí jsou příliš dlouhá a znesnadňují tak čtenáři porozumění textu. Úroveň angličtiny je dobrá a množství gramatických chyb, překlepů a přebývajících nebo chybějících slov v textu je přijatelné. Členění práce je však poněkud nelogické. Konkrétně v kapitole 2.1.5. jsou vypsány analytické metody pro charakterizaci grafenu, ale očekávaný obecný popis metod následuje až v experimentální části, kde je navíc detailně rozepsána Ramanova spektroskopie, která v práci nebyla vůbec využita. Bývá zvykem, že experimentální část obsahuje pouze stručný popis technik a podmínek měření relevantních pro danou práci. Zásadní je také chybějící seznam zkratek.
Nejkritičtější části práce je příliš stručný závěr, který by bylo vhodné vzhledem k tak komplikované a zároveň atraktivní problematice mnohem více rozepsat a zhodnotit nejen výrobní proces grafénových vrstev včetně konkrétních komplikací či naopak dosažené optimalizace při výrobě, ale také nastínit možná zlepšení nebo alespoň navrhnout další perspektivy pro využití v detekci molekul plynů. Z počtu použitých referencí lze usoudit, že se student dané problematice věnoval dostatečně, ale na vypracování závěru mu nezbyl čas.
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 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 A
Topics for thesis defence:
  1. Při uvádění kolektivu autorů se nepíše tečka za latinskou spojkou et. Na str. 12 v podkapitole 2.4.1. je špatně uveden odkaz na obrázek (místo 2.7 part IV má být 2.8 part IV). Obr. 2.10 je uveden jako a), ale neexistuje b). Popisky tabulek se uvádí nad tabulkou. Otázky: 1) Na str. 7 uvádíte, že odporové senzory jsou nenáročné na výrobu. Z čeho vychází Vaše tvrzení? Můžete zohlednit časovou a cenovou náročnost výrobních kroků a materiálů ve srovnání s jinými typy senzorů? 2) Na str. 8 se krátce věnujete SAW senzorům pro detekci plynů. Bylo by možné využít SAW senzor na bázi grafenu či jeho oxidu i pro detekci jiných analytů? Pokud ano, uveďte prosím jakých – stačí obecně.

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová