Bachelor's Thesis

Organic materials for molecular quantum bits

Final Thesis 9.44 MB

Author of thesis: Ing. Marek Tuček

Acad. year: 2015/2016

Supervisor: prof. Ing. Jan Čechal, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Petr Bábor, Ph.D.

Abstract:

In this thesis we briefly outline the properties and utilization of metal phthalocyanines, the
procedure of iron phthalocyanine thin fi lm deposition on Si(100), the supplementary post-deposition
analysis by XPS and the equipment used to measure X-ray reflectivity. Further
we describe the theoretical description of physical background of X-ray diff raction on a
crystal, the measurement of X-ray reflectivity and evaluation of acquired data, focusing
on determination of the thin fi lm thickness, identifi cation of its crystal structure and lattice
parameters. It has been found out that iron phthalocyanine thin fi lms deposited on a
substrate at room temperature grow as an alpha -phase in the shape of needles perpendicular
to substrate surface, so the film thickness, due to high rougness of the film, can be only
estimated with the help of Scherrer equation for long depositions. In the case of shorter
depositions (and thus lower roughness) the Kiessig fringes method can be used. By the
post-deposition annealing we were not able to induce a phase transition; at required
temperatures all the material on the substrate evaporated. By a deposition on a substrate
heated to 160°C we acquired considerably rough fi lm with unclear crystalline phase.

Keywords:

X-ray reflectivity, X-ray diffraction, Iron Phthalocyanine, Kiessig fringes, Bragg peak, Scherrer equation

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
prof. Ing. Jan Čechal, Ph.D.

Student, Marek Tuček, se věnoval náročné experimentální technice, rentgenové difrakci, kterou použil ke studiu organických materiálů (kovových derivátů pthalocyaninu) deponovaných na povrch křemíkových substrátů. Ve své práci, i přes zjištěný fakt, že tyto systémy jsou danou metodou jen obtížně analyzovat, dosáhl výsledků, ze kterých je zřejmá krystalická struktura deponovaných vrstev. Student ke své práci přistupoval svědomitě a po krátkém zaučení by schopen samostatné experimentální práce, vyhodnocení a interpretace výsledků. Po obhajobě bakalářské práce bude připravena nová série vzorků, jejichž magnetické a spinově-koherenční vlastnosti budou změřeny na partnerské instituci, University of Stuttgart, s jejímž zařízením se Marek Tuček seznámil během své týdenní stáže již v průběhu bakalářského studia.
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 B
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
doc. Ing. Petr Bábor, Ph.D.

Cílem této práce bylo deponovat tenké vrstvy ftalocyaninu v prostředí ultravakua a zjistit vliv depozičních parametrů na složení a morfologii deponovaných vrstev. K analýze byla především využita metoda rentgenové reflektivity. V předložené práci je jí věnován značný prostor, ve kterém je přehledně popsána základní teorie nutná pro interpretaci naměřených dat. Praktická část práce podrobně diskutuje výsledky měřené rentgenovou reflektivitou a obsahuje i měření metodami XPS a AFM. Předpokládaná přítomnost různých fází ftalocyaninu nebyla po žíhání vrstvy prokázána, ale tloušťky vrstev se podařilo stanovit.
Lze konstatovat, že práce je přehledně uspořádána a čtivě napsána. Rozsah práce je dostatečný a přispěje ke studiu těchto vrstev na ÚFI. Považuji tuto práci za zdařilou, doporučuji ji k obhajobě a navrhuji hodnocení stupněm A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
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 A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Proč byla pro měření tloušťky zvolena metoda rentgenové reflektivity? Můžete uvést další vhodné metody pro měření tloušťky vrstev a případně srovnat jejich výhody a nevýhody pro tento typ vzorku?
  2. V textu se píše, že vrstvy byly deponovány na substrát Si(100), v XPS spektrech je však silný kyslíkový pík, pravděpodobně v důsledku přítomnosti nativního oxidu křemíku, byl to záměr deponovat na nativní oxid nebo žíhání před depozicí bylo nedostatečné?
  3. Byly vrstvy deponované i na jiný substrát? Můžete stručně komentovat dosažené výsledky?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová