bakalářská práce

Adaptace aparatury UHV SEM pro tvorbu a charakterizaci nanostruktur

Text práce 2.92 MB Příloha 2.4 MB

Autor práce: Ing. Roman Skladaný

Ak. rok: 2016/2017

Vedoucí: Ing. Michal Páleníček, Ph.D.

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

Abstrakt:

V této bakalářské práci je představeno konstrukční řešení ochrany objektivu ultra vakuového rastrovacího elektronového mikroskopu (UHV SEM), který je součástí komplexní modulární UHV aparatury používané k tvorbě, pozorování a charakterizaci nanostruktur. Jsou vysvětleny hlavní fyzikální a technické principy fungování zařízení UHV SEM. Dále je popsána adaptace efuzní cely používané ke tvorbě ultratenkých vrstev v aparatuře UHV SEM. V další části práce je navrženo konstrukční řešení clony redukující ohřívání a kontaminaci objektivu při in situ růstu a pozorování nanostruktur. V případě chlazení vzorku na kryogenní teploty lze clonou objektivu také chránit vzorek před tepelným zářením z okolí.

Klíčová slova:

UHV SEM, ultratenké vrstvy, vakuová technika, tepelný štít, efuzní cela, kryogenní teploty, konstruování v UHV

Termín obhajoby

19.06.2017

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

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)

Bakalářskou práci Romana Skladaného hodnotím známkou výborně. Cíle práce byly splněny a při jejich plnění student postupoval svědomitě a samostatně. Student se zpočátku seznámil se zařízením UHV SEM a velice dobře porozuměl dané problematice. Systematickým postupem student navrhl funkční vzorek clony objektivu SEM, který byl vyroben a otestován. Naměřená data pomocí funkčního vzorku student využil k optimalizaci návrhu a k vytvoření prototypu clony. Z časově náročné doby výroby se bohužel nepodařilo prototyp sestavit a otestovat před odevzdáním této práce. Hlavní motivací této práce bylo umožnit simultánní pozorování pomocí SEM při depozici efuzní celou. Použitá efuzní cela konstrukčně nevyhovovala a při provozu měla negativní vliv na signál sekundárních elektronů a tedy na výsledný obraz SEM. Student, nad rámec své práce, navrhl a zrealizoval modifikaci efuzní cely pro použití v zařízení UHV SEM. Modifikovaná efuzní cela umožňuje simultánní depozici a pozorování pomocí SEM. Dosažené výsledky v rámci této práce jsou velice přínosné pro další vývoj zařízení UHV SEM. Vzhledem k rozsahu konstrukčních prací, autorovu přístupu a navrženému řešení považuji tuto práci za velmi zdařilou, doporučuji ji k obhajobě a navrhuji hodnocení stupněm A.
Kritérium hodnocení Známka
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 B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Známka navržená vedoucím: A

Bakalářská práce se zabývá optimalizací zařízení k růstu nanostruktur v UHV prostředí umožňující studování růstových procesů v reálném čase užitím rastrovací elektronové mikroskopie (SEM). Práce je členěna do tří základních kapitol, kdy u první kapitole jsou poměrně věcně popsány zásady konstrukce v UHV prostředí, funkce SEM a efuzní cely. Kapitola je přehledně členěná a bez zásadních překlepů. Obrázky jsou v dostatečné kvalitě a řádně odkazovány. Na str. 15. při popisu BSE detektoru autor tvrdí, že fotony jsou „vyráženy“ elektrony, zde by bylo vhodnější užít jiného výrazu například emitovány.
Druhá kapitola práce je věnována úpravám efuzní cely, aby byla zajištěna kompatibilita se SEM zařízením. Autor v práci navrhl adaptér efuzní cely zamezující světelné radiaci a proudu elektronů. Návrh je plně funkční a pozorování prokázalo výrazné zlepšení signálu sekundárních elektronů. V práci by stálo za úvahu, zda neupravit adapter, který by omezil i iontový proud nacházející se ve svazku atomů. Autor v této kapitole tvrdí na straně 19, že atomy jsou z kalíšku sublimovány, zde by bylo taky přesnější užití výraz vypařovány.
Třetí kapitola je věnována konstrukci pohyblivé clony zamezující radiaci a nežádoucímu ohřevu okolních součástí. Opět lze konstatovat, že kapitola je čtivá a přehledná. Neobsahuje významné množství překlepů, jen by autor mohl místo slova „díra“ používat označení otvor. V odstavci 3.3.1 je popisováno diferenciální čerpání prostoru mezi UHV prostředím a koaxiálním chlazení. Zde není z textu a obrázku jasné jak toto čerpání bude realizováno. Dále není zcela vysvětlena funkce hliníkového U-profilu, nosnost systému by dle odhadu měla být dostatečná.
Experimentální část práce je optimálního rozsahu. Pozitivně hodnotím výsledky celé práce a samotnou realizaci úprav. Student splnil všechny úkoly zadání bakalářské práce. Z těchto důvodů doporučuji bakalářskou práci k obhajobě, a pokud student odpoví na doplňující dotazy, navrhuji hodnocení stupněm A.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
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 A
Otázky k obhajobě:
  1. 1. V odstavci 1.4.1 zmiňujete Schottkyho katodu, mžete popsat stručně její uspořádaní a funkci?
  2. 2. Na straně 23 tvrdíte, že rychlost depozice roste s teplotou substrátu, je toto tvrzení správné?

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová