Master's Thesis

The deposition of Al and AlN ultrathin layers on silicon and graphene substrate

Final Thesis 7.86 MB

Author of thesis: Ing. Radek Řihák

Acad. year: 2015/2016

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

Reviewer: prof. RNDr. Vladimír Čech, Ph.D.

Abstract:

This master's thesis deals with preparation and analysis of ultrathin films of aluminum and aluminum nitride. Films were prepared by effusion cells designed in previous bachelor's thesis. Cell construction and testing is included in this thesis. Behavior of aluminum on silicon dioxide, silicon and graphene was studied. Preparation of aluminum nitride by effusion cell and nitrogen ion source is described.

Keywords:

Aluminum, aluminum nitride, effusion cell, ultrathin films, MBE, UHV

Date of defence

20.06.2016

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

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 Al a AlN nanostruktur na substrát SiO2 Si3N4. V rámci diplomové práce byly optimalizovány dva typy efuzních cel pro Al, u kterých bylo provedeno testování a kalibrace. Následně byla užitím metod XPS, AFM a SEM studována interakce Al s čistým SiO2 a s SiO2 pokrytým grafenem. Navíc byly připraveny ultratenké vrstvy AlN. Práce studenta byla intenzivní a snaživá. Proto lze konstatovat, že student splnil všechny úkoly zadání. Projevoval nadměrný zájem o danou problematiku, nicméně pří závěrečném zpracování výsledků si počínal mírně těžkopádně.
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 C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Grade proposed by supervisor: B

Diplomová práce je zaměřena na velmi aktuální problematiku přípravy a následné charakterizace ultratenkých vrstev nitridu hliníku AlN. Studovaný materiál je zajímavý už pro jeho možnou grafitickou strukturu nabízející výrazně odlišně vlastnosti od jeho typické hexagonální krystalické struktury. Tyto nanostruktury jsou potenciálně velmi významné pro polovodičový průmysl. Práce navazuje na systematickou studii přípravy nanostruktur a grafenu řešenou na Ústavu fyzikálního inženýrství (ÚFI). Mohu konstatovat, že byly zvoleny správné postupy a metody, které vedly k novým a cenným výsledkům, které není jednoduché interpretovat. Především bych zdůraznil rozsáhlou a trpělivou práci studenta v oblasti experimentální, včetně přípravy, testování a kalibrace efuzních cel. Práce je přehledná, dobře graficky zpracovaná a bez vážnějších formálních chyb. Práce obsahuje menší množství překlepů.
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 A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. - Obr. 2.6 (b) na str. 16: Pozice komponenty 3 odpovídající oxidu hliníku má vazebnou energii vyšší než 75 eV, což neodpovídá hodnotám z Tabulky 2.1. Prosím, objasněte tuto nesrovnalost.
  2. - Str. 26-27, Depozice za různých teplot: V textu se mluví o změně obsahu hliníku, uhlíku, atd. Bylo tedy vhodné vložit do textu tabulku se složením všech vzorků s ohledem na hliník, křemík, kyslík a uhlík.
  3. - Str. 34, Obrázek 4.13: V obrázku jsou označeny „Terasy“, které však nejsou patrné, a také tzv. „Pinks“, které mají odpovídat částicím SiC. Byl uhlík ve vzorku potvrzen pomocí XPS analýzy?
  4. - XPS analýzy: Předpokládám, že v práci uváděné výsledky odpovídají výstupnímu úhlu elektronů o hodnotě 90o, i když to není v práci uvedeno. Proč nebyla použita také úhlově rozlišená XPS pro stanovení hloubkových profilů? Předpokládám, že mohla poskytnout další užitečné informace pro interpretaci výsledků.
  5. - Str. 41, Obrázek 4.24: Vzhledem k původní tloušťce hliníkové vrstvy 1,2 nm se výška AlN struktur o hodnotě až 46 nm zdá být poměrně nepravděpodobná. Jak tuto topografickou informaci vysvětlíte?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová