Bachelor's Thesis

Optical properties of infrared plasmonic antennas fabricated by FIB technique

Final Thesis 3.86 MB

Author of thesis: Ing. Vladimír Biolek

Acad. year: 2014/2015

Supervisor: Ing. Michal Kvapil, Ph.D.

Reviewer: Ing. Petr Viewegh, Ph.D.

Abstract:

The bachelor thesis deals with plasmonic nanostructures for mid-infrared region of electromagnetic spectrum. In the first part, there are discussed theoretical description of  electromagnetic field and description of properties of plasmonic nanostructures. Then the manufacturing methods of the plasmonic nanostructures for mid-infrared region of electromagnetic spectrum are discussed using focused ion beam, and measurement of these nanostructures are discussed using Fourier transform-infrared spectroscopy.

Keywords:

plasmonic resonant antennas, plasmonics, localized surface plasmons

Date of defence

24.06.2015

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

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
Ing. Michal Kvapil, Ph.D.

Pan Vladimír Biolek ve své bakalářské práci navázal na výzkum probíhající zde na ÚFI, který se týká rozdílných optických vlastností rezonančních plazmonických antén v infračervené oblasti v závislosti na metodě výroby. Antény vyrobené na křemíkovém substrátu pomocí fokusovaného iontového svazku tak v některých případech vykazují zvýšenou absorpci světla kolem vlnové délky 8,5 µm.

Ve své práci pan Biolek zkoumal vliv křemíkového substrátu na tento jev u zlatých plazmonických antén. Zaměřil se tak na vliv krystalografické orientace křemíkového subtrátu, jeho rezistivity a chemického čištění substrátu na rezonanční vlastnosti zlatých antén vyrobených technikou fokusovaného iontového svazku. Pro srovnání změřil i rezonanční spektra několika identických polí antén připravených ovšem metodou elektronové litografie. Výsledků autora bude jistě využito při dalším studiu vlivu výrobního procesu na vlastnosti plazmonických antén.

Bohužel, celkový dojem z odvedené práce kazí ledabylé zpracování bakalářské práce samotné, které je obzvláště patrné v experimentální části práce. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji klasifikačním stupněm "dobře / C".
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry D
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
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Grade proposed by supervisor: C

Reviewer’s report
Ing. Petr Viewegh, Ph.D.

Předkládaná práce se zabývá přípravou a charakterizací plazmonických nanoantén v blízké a střední infračervené oblasti elektromagnetického spektra, což je velmi aktuální vědecké téma. Samotná práce obsahuje, po nepříliš zajímavém úvodu, teoretickou a experimentální část. V teoretické části autor prokazuje pochopení základních fyzikálních pojmů v plazmonice a názorně odvozuje většinu použitých vztahů. Za pochvalu například stojí kapitola 5. zabývající se rezonanční odezvou nanoantén. Ovšem experimentální část se potýká s velkým problémem interpretace dosažených výsledků a samotné prezentace naměřených dat. U autora je patrné, že se nachází na počátku své badatelské kariéry, což se projevuje především v nízké schopnosti vyvozovat z naměřených dat nějaké zajímavé fyzikální závěry. Experimentální část proto připomíná spíše seznam grafů, něž vědeckou práci. Navíc kapitoly 6. a 7. jsou podezřele nápadné svou kvalitou, protože oproti ostatním kapitolám jsou na velmi vysoké úrovni. Na druhou stranu je patrné, že autor připravil a naměřil během práce velké množství vzorků. Práce obsahuje menší množství gramatických a stylistických chyb. Na velmi nízké úrovni je však práce s literaturou, kde se vyskytuje jen velmi málo adekvátní vědecké literatury, především pak moderní impaktované vědecké články. S ohledem na výše popsané připomínky navrhuji práci k obhajobě s výslednou známkou C.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry E
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací D
Topics for thesis defence:
  1. Grafy (8.11) a (8.12) jsou podle popisovaného textu experimentálně identické na podmínky přípravy. Přesto však výsledné prezentované spektra vykazují některé zásadní odlišnosti. Prosím okomentujte, čím daný rozdíl může být způsoben.
  2. Graf (8.18) lze považovat za jeden z mála fyzikálně více vypovídajících. Lze proto doplnit a okomentovat k obhajobě analogický graf pro substrát Si(111) s rezistivitou 5 – 10 Ω·cm?
  3. V závěru je napsáno: „naopak rezonanční vlnová délka praktický nezávisela na délce antény.“ Můžete prosím prezentovat hypotézy, které toto překvapivé tvrzení podporují?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová