Bachelor's Thesis

Preparation of 2D heterostructures

Final Thesis 3.28 MB

Author of thesis: Ing. Dalibor Ředina

Acad. year: 2014/2015

Supervisor: Ing. Miroslav Bartoš, Ph.D.

Reviewer: Ing. Miloš Hrabovský

Abstract:

This bachelor's thesis refers about preparation of 2D hetestructures here at the IPE, BUT.  The first theoretical part deals with properties of graphene, molybdenum disulfide and 2D heterostructures in general.  Comprehensive overview is provided by basic facts about properties and allotropic modifications of carbon.  Next part of this thesis outlines methods used in the fabrication of heterostructures and highlights presumably the best one. Experimental part deals with optimization of this method. Successive steps of this method are improved by various adjustments in order to achieve the highest success rate in the fabrication of these heterostructures. Result of this approach is stated in this thesis.

Keywords:

Graphene, molybdenum disulfide, 2D heterostructures, van der Waals heterostructures, heterostructures, carbon, molybdenum, allotropic modification of carbon, fabrication of graphene, fabrication of molybdenum disulfide, transport of graphene

Date of defence

25.06.2015

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
Ing. Miroslav Bartoš, Ph.D.

Bakalářská práce se zabývá hledáním a optimalizací metody pro přípravu dvojdimenzionálních heterostruktur. V tomto případě se konkrétně jednalo o vytvoření heterostruktury grafen/sulfid molybdeničitý. Student provedl rešerši a po zvážení výhod a nevýhod jednotlivých metod byla zvolena ta, která byla optimalizována. Student po patřičném zaškolení pracoval převážně samostatně a s velkým nasazením. Vzniklé problémy řešil rovněž samostatně nebo na základě krátkých diskuzí.
Přestože heterostruktura nakonec nebyla připravena, bylo odvedeno velké množství práce a získané výsledky značně usnadní její přípravu v budoucnosti. Bakalářskou práci hodnotím stupněm A.
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 B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Miloš Hrabovský

Předkládaná bakalářská práce studenta Dalibora Řediny se zabývá přípravou a optimalizaci výrobního procesu 2D heterostruktur založených na kombinaci grafenu a sulfidu molybdeničitého.  
Samotná práce je rozdělena na 6 kapitol včetně závěru. Po stránce formátování má abstrakt, prohlášení i poděkování jiný font a velikost písma než zbytek práce, navíc se v práci také vyskytují zmatečné citace a špatně formátované mezery. Uvedené skutečnosti působí negativně na čtenáře a kazí celkový dojem z práce.
První kapitola Uhlík přibližuje všechny alotropní modifikace uhlíku a až na tvrzení, že fullereny se volně v přírodě nevyskytují a několik formátovacích chyb byla zvládnuta velmi dobře.
Druhá kapitola obsahuje již, ale o poznání více podstatných chyb jako například, že grafen nebyl prvně vytvořen Geimem a Novoselovem, ale pouze připraven a popsán. Vlastnosti grafenu jsou popisovány příliš obecně a bylo by je vhodné minimálně rozvinout. Co se ale nedá přehlédnout je tvrzení, kdy student uvádí, že grafen je kompletně nepropustný, což neplatí minimálně v oblasti elektromagnetického záření a propustnosti částic.  Kapitola taky obsahuje několik nepříliš fundovaných popisů daných jevů, především formulace „míchání a sjednocování atomových orbitalů“. Některé údaje by si zasloužili využití citací novějších publikací s aktuálními údaji. Jinak byla kapitola zvládnuta dobře.
Kapitola 3 popisující vlastnosti sulfidu molybdeničitého a kapitola 4 popisující 2D heterostruktury, byly až na několik drobných nejasností zvládnuty na výbornou.
Kapitolu Transport grafenu tvoří samotná experimentální práce studenta. Jako první bych rád vytknul, že se tady nachází první a jediná poznámka pod čarou, která dle mého názoru měla být přesunuta do dodatků k AFM a PVA, aby se udržel konzistentní styl práce. Z výstupů experimentální práce, je zřejmé, že student problematice svědomitě věnoval. Během optimalizace procesu přenosu student vyvinul i zařízení umožňující pomocí mikroposuvů a vyhřívané podložky přesné a přesto jednoduché sesazení vrstev v optickém mikroskopu. Z pohledu nezávislého čtenáře práce je velkou škodou, že student neuvedl v dostatečné míře i výsledky neúspěšných experimentů a důvody poškození struktur během celého procesu od exfoliace až po samotné nanášení.
Závěr je s ohledem na přínosy práce poněkud stručný a dle mého názoru by se mohl podrobněji věnovat dosaženým výsledkům a problémům, na které narazil během realizace své bakalářské práce.
I přes uvedené drobné nedostatky je vidět množství práce odvedené studentem a doporučuji ji k obhajobě s výslednou známkou B.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací C
Topics for thesis defence:
  1. Vzhledem k tématu práce a faktu, že žádný vzorek nebyl úspěšně vyroben až do finálního stádia, by mě zaujímalo, jaká je dosažitelná čistota heterostruktur připravených předkládanou metodou přičemž se zaměřte především na rezidua použitých polymerních vrstev?
  2. V práci používáte pro čistění výhradně aceton. Aktuální litografické procesy se však acetonu k čištění substrátu od polymerů vyhýbají. Proč a z jakých důvodů nebyla použita rozpouštědla s vyšší tenzi par netrpící na přílišnou redepozici? Proveďte porovnání redepozitů acetonu a jiných vhodných komerčně dostupných rozpouštědel.

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová