Bachelor's Thesis

Preparation of graphene nanostructures for applications

Final Thesis 7.5 MB

Author of thesis: Ing. Jana Dubnická Midlíková, Ph.D.

Acad. year: 2015/2016

Supervisor: Ing. Zuzana Lišková, Ph.D.

Reviewer: Ing. Pavel Procházka, Ph.D.

Abstract:

The thesis deals with preparation of graphene nanostructures and their applications in the measurement of electrical transport properties of graphene. Graphene layers are prepared by mechanical exfoliation in two ways, by using adhesive tape or elastomeric film. The contacts for measurement of graphene layers resistance are fabricated by electron beam litography on exfoliated graphene flakes. Measurements of graphene transport properties take place in two environments, in air and in vacuum. Mobility and concentration of charge carriers
of prepared graphene nanostructure are determined from the measured values.

Keywords:

graphene, electron beam litography, mechanical exfoliation, preparation of graphene nanostructures, measurement of electrical transport properties

Date of defence

22.06.2016

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. 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)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Zuzana Lišková, Ph.D.

Bakalářská práce Jany Midlíkové se zabývá výrobou grafenových vrstev metodou mechanické exfoliace a jejich přípravou pro budoucí aplikace, které jsou založeny na měření elektrických transportních vlastností. Kromě zvládnutí přípravy a charakterizace poměrně velkých grafenových monovrstev či dvojvrstev zvládla studentka velmi dobře také výrobu elektrod představující vodivé kontakty pro měření. Pro ně je nutné použít postup vícekrokové litografie elektronovým svazkem, který je v této aplikaci technologicky velmi náročný na přesnost. K experimentální práci studentka přistupovala pečlivě a svědomitě a neodradily ji ani občasné neúspěchy. Podařilo se jí vytvořit funkční zařízení na bázi grafenu a změřit jeho charakteristiky, cíle práce tedy byly splněny. Všechny experimentální výsledky spolu s teoretickým pozadím problematiky shrnula velmi čtivou formou do předložené bakalářské práce.
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 A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Pavel Procházka, Ph.D.

Předložená bakalářská práce se zabývá výrobou grafenových polem řízených tranzistorů metodou exfoliace a měření jejich vlastností. Práce je velmi pečlivě napsána a rozdělena celkem do 6 kapitol, z nichž první 3 jsou zaměřeny na teoretický popis grafenu a způsoby jeho výroby. Druhá část bakalářské práce je experimentálně zaměřena na exfoliaci grafenu, jeho charakterizaci mikroskopem atomárních sil a Ramanovou spektroskopií, následné použití elektronové litografie pro výrobu vodivých kontaktů ke grafenovým vrstvám a transportní měření vyrobených zařízení. Velmi kladně hodnotím využití všech uvedených metod, které jsou samostatně časově i technologicky náročné.

Text, grafy i obrázky jsou velmi přehledné, v textu se však objevuje několik typograficky nesprávných zápisů: např. zápisy jednotek veličin, mezery, záměna spojovníku a pomlčky, obr. 1.1b je v textu popsán dříve než obr. 1.1a. Citace jsou vhodně zvoleny a v textu správně uspořádány (vyjma citace č. 25 na str. 34, která nesouvisí s textem), jejich odkazy jsou však často nesprávně zapsány. Není pravdou, že je grafen v současnosti jediný známy materiál o tloušťce jednoho atomu. Práce je místy zpracována formou hodící se spíše do popularizačních článků. Tyto drobné nedostatky však práci téměř neovlivňují a autorce se i přes všechny technologické obtíže podařilo vytvořit funkční grafenový polem řízený tranzistor a napsat velmi kvalitní bakalářskou práci.
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 A
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. Existují jiné materiály o tloušťce jednoho atomu? Jaké mají vlastnosti?
  2. Jaká je maximální možná pohyblivost nosičů náboje v grafenu a čím je ovlivněna?
  3. Jak je možné, že po přehnutí grafenu (obr. 6.6e) je Ramanovo spektrum dvou vrstev grafenu stejné jako jedné vrstvy? Obr. 6.6f tomu nenapovídá, co zobrazuje?
  4. Pro jakou reálnou koncentraci nosičů náboje grafenu byla pohyblivost z obr. 6.15 spočítána?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová