bakalářská práce

Transportní vlastnosti jednotlivých grafenových zrn

Text práce 6.32 MB

Autor práce: Ing. Filip Vysocký

Ak. rok: 2016/2017

Vedoucí: Ing. Pavel Procházka, Ph.D.

Oponent: Ing. Lukáš Kormoš, Ph.D.

Abstrakt:

Tato bakalářská práce je zaměřena na výrobu jednotlivých grafenových zrn metodou chemické depozice z plynné fáze, jejich přenos na nevodivý substrát a následnou výrobu grafenových polem řízených tranzistorů. Teoretická část práce pojednává převážně o různých způsobech výroby grafenu. V praktické části práce je popsána výroba grafenových polem řízených tranzistorů elektronovou litografií a měření jejich transportní vlastností.

Klíčová slova:

Grafen, CVD, přenos grafenu, elektronová litografie, FET tranzistor, transportní vlastnosti

Termín obhajoby

19.06.2017

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaBznamka

Klasifikace

B

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Aplikované vědy v inženýrství (B3A-P)

Studijní obor

Fyzikální inženýrství a nanotechnologie (B-FIN)

Složení komise

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)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Posudek vedoucího
Ing. Pavel Procházka, Ph.D.

Student se v rámci bakalářské práce podílel převážně na litografické výrobě zlatých kontaktů ke grafenovým zrnům o velikosti 100 mikrometrů, které byly vyrobeny metodou chemické depozice z plynné fáze na měděných fólií. Během bakalářské práce se student také seznámil s různými způsoby výroby grafenu, které popisuje v teoretické části práce. Experimentální část práce popisuje postupnou výrobu grafenového polem řízeného tranzistoru a měření jeho transportních vlastností. I když v závěru práce nebyly naměřeny výsledky transportních vlastností grafenového tranzistoru dle očekávání, cíle práce byly splněny a student samostatně zvládl základy elektronové litografie.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Známka navržená vedoucím: B

Bakalárska práca Filipa Vysockého je venovaná štúdiu transportných vlastností grafénu. Práca je špecificky zameraná na samostatné grafénové kryštály vyrobené pomocou chemickej depozície z plynnej fáze (CVD). 
V krátkom úvode autor popisuje obecné výhody štúdia grafénu avšak nespomína motiváciu k téme práce ani očakávané výsledky. V nasledujúcej teoretickej kapitole o graféne sú uvedené základne vlastnosti a výhody grafénu a popísaný poľom riadený tranzistor. V tejto časti by bolo vhodné uviesť bližší popis transportu cez okraje grafénových zŕn ktorý je uvedený ako dôvod využitia jednotlivých grafénových zŕn.
V tretej kapitole práce autor vhodne popisuje rôzne možnosti výroby grafénu so zameraním na CVD techniku. Detailne sa potom zameriava na popis rastu veľkých zŕn grafénu na fóliách s vysokým obsahom kyslíka.
Posledná kapitola je venovaná experimentálnej práci. Popisuje úspešnú litografickú výrobu grafénového tranzistoru a charakterizáciu jeho elektrických transportných vlastností. Výsledkom experimentálnej práce je funkčný grafenový tranzistor. V závere práce by však bolo vhodné porovnať výsledky s polykryštalickou grafénovou vrstvou.
Predložená bakalárska práca môže slúžiť ako vhodný základ pre autorove budúce štúdium v oblasti grafénu alebo experimentálnu prácu v oblasti litografie.
V práci sa nachádza niekoľko nedostatkov. V popise elektrických vlastností grafénu by bolo správne uviesť že lineárna disperzná závislosť platí len v blízkom okolí Diracova bodu. V rovnici 2.1 podľa môjho názoru patrí namiesto vlnového vektoru skôr jeho vzdialenosť od Diracova bodu. Na konci časti 2.1 je uvedená pohyblivosť nosičov náboja za nízkej teploty 200 000 cm2V-1s-1, pričom v úvodnej časti je táto hodnota spomenutá ako pohyblivosť za pokojovej teploty. V skutočnosti je ale dnes možné dosiahnuť o rád lepšej pohyblivosti. Pri popise litografie nie je vysvetlené značenie dĺžky reťazcov polyméru PMM (495, 50). Ďalej chýba uvedenie typu rozpúšťadla a koncentrácie použitého PMMA rezistu a nie je uvedené napätie elektrónového zväzku ktoré výrazne ovplyvňujú potrebnú veľkosť expozičnej dávky.
Veľké množstvo tvrdení v práci nie je podporené citáciami. Autor často cituje prehľadové články namiesto originálnych článkov. Viaceré citácie v práci sú tiež nevhodne uvedené. Napríklad citácia 5 má podporiť tvrdenie o dopovaní grafénovej vrstvy nečistotami odkazuje však na teoretický článok o dopovaní grafénových nanoribbonov. Článok 9 je tiež prehľadový a je uvedený u tvrdenia o stabilite grafénu aj v konfigurácii ako jedno benzénové jadro, to je však v článku uvedené okrajovo, len ako teoretická možnosť nie ako fakt. Podobne aj citácie 7 a 10, pričom prehľadový článok z roku 2010 už dnes nie je aktuálny.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací C
Otázky k obhajobě:
  1. Grafén je kontaktovaný vrstvou zlata pod ktorú sa deponovala adhézna vrstva 10 nm titanu. Môže tato vrstva ovplivnit elektrické merania ak áno, tak ako ?
  2. V časti 3.3.3 je uvedené že grafen je obvykle vyrobený CVD metódou na kovovom substráte. Je možné tuto metódu použiť aj na výrobu grafénu na iné typy substrátov ?
  3. Ako súvisí skutočná koncentrácia nosičov náboja v graféne s hodnotami uvedenými v grafe 4.11b) ?
  4. Na obrázku 3.5 sú rozlíšené rôzne vrstvy grafénu. Ako vzniká zobrazený kontrast v Ramanovej spektroskopii ?

Známka navržená oponentem: C

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová