Master's Thesis

Deposition of Ga and GaN nanostructures on graphene substrate treated by atomic hydrogen

Final Thesis 7.18 MB

Author of thesis: Ing. Stanislav Bárdy

Acad. year: 2015/2016

Supervisor: doc. Ing. Jindřich Mach, Ph.D.

Reviewer: Ing. Rostislav Váňa

Abstract:

In this work we studied  gallium on graphene. Depositions were done by Molecular beam epitaxy. We observed Raman enhancement and peak shifts by individual Ga islands. Simulation confirmed our assumption, that the enhancement is based on plasmonics effect that is also the main contribution of Surface-enhanced Raman spectroscopy. Another result is hydrogenation of graphene before deposition does have an effect on Ga structure and reduces diffusion length of Ga atoms.

Keywords:

Raman enhancement, SERS, gallium, graphene, molecular beam epitaxy

Date of defence

20.06.2016

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (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)
prof. RNDr. Eduard Schmidt, CSc. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Jindřich Mach, Ph.D.

Student se v rámci diplomové práce aktivně podílel na realizaci experimentů směřujících k  růstu Ga nanostruktur na grafenový substrát. V rámci diplomové práce byly připraveny ultratenké vrstvy Ga na monokrystalický CVD grafenový substrát za různých teplot substrátu. Struktury byly připravovány užitím efuzní cely v UHV podmínkách. Tyto vzniklé ultratenké vrstvy byly studentem analyzovány užitím metod XPS, SEM, EDX, AFM a Ramanovou spektroskopií. Navíc student provedl depozici na grafenový substrát modifikovaný atomy vodíku. Během práce bylo účelně užito unikátní zařízení kombinující Ramanovu spektroskopii a SEM. Výsledky budou využity k přípravě GaN nanostruktur na grafenovém substrátu a budou publikovány v odborném časopise. Práce studenta byla intenzivní, samostatná a přesahovala rámec zadání. Proto lze konstatovat, že student splnil všechny úkoly zadání. Projevoval nadměrný zájem o danou problematiku a při práci si počínal snaživě.
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
Ing. Rostislav Váňa

Práci doporučuji k obhajobě, zejména oceňuji snahu o hlubší poznání daného problému použitím několika na sobě nezávislých metod měření. Dále oceňuji, že veškeré výsledky byly předkládány stručně, srozumitelně a s konstruktivní diskusí podloženou vědeckými publikacemi. V práci autor dosáhl výsledků hodných vědecké práci publikovatelné v jednom z prestižních časopisů.

Připomínky a otázky k eventuálnímu zodpovězení při obhajobě:
V práci mi chyběl širší úvod se zaměřením na uplatnění daných materiálů v průmyslu. Autor sice popisuje vlastnosti, kterými daný materiál oplývá, ale již se nepozastavuje nad tím, k čemu jsou dobré.
V diplomové práci je hydrogenovanému grafénu věnována jen malá část práce. Nebylo zde ale vysvětleno, z jakého důvodu se více experimentů na toto téma neprovádělo. Přisuzuji to ale velice zajímavým výsledkům z předešlých kapitol, kde následné analýzy, simulace a vyvozování závěrů byly tak náročné, že podobná práce na hydrogenovaném grafénu by přesáhla možnosti diplomové práce.
V práci se vyskytuje popis experimentu v 1. osobě množného čísla, z čehož není zřejmé, zda autor pracoval samostatně nebo v týmu. Přisuzuji to ale množství zpracovaných vědeckých článků, kde tato forma dominuje a také přípravě na možné publikování těchto výsledků.
Dále, autor se nevyvaroval několika překlepům, ale jejich výskyt je velice řídký.
Závěrem by bylo vhodné zamyslet se nad vložením seznamu zkratek, protože jejich výskyt v textu je velice častý.
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 B
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
Topics for thesis defence:
  1. 1. Nemůžou stát za různou formací Ga na grafénu (‘spheres’, ‘hills’) vakance v grafénové mřížce a navázání Ga do těchto vakancí? – tím by se i vysvětlila jiná povaha ramanovského spektra kuliček a kopečků. Dalo by se to vyčíst z XPS spektra?
  2. 2. Jaké uspořádání Ga je na hydrogenovaném grafénu - tvoří se také obě formy?
  3. 3. Jaké další informace by přinesla Ramanovská spektroskopie s polarizátorem/analyzátorem?
  4. 4. V jaké oblasti technologií se Ga nanostruktury na grafénu využívají / daly by se využít?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová