bakalářská práce

Příprava grafenových membrán vhodných pro depozici Ga

Text práce 5.75 MB

Autor práce: Ing. Jiří Severa

Ak. rok: 2018/2019

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

Oponent: doc. Ing. Miroslav Bartošík, Ph.D.

Abstrakt:

Tato bakalářská práce se zabývá výrobou grafenových membrán, jenž by byly vhodné pro depozici atomů gallia. V první části charakterizujeme grafen. Druhá část je zaměřena na přípravu a zlepšení kvality procesu výroby grafenových vrstev pomocí atomárně hladkých Cu fólií. Ve třetí části jsou popsány grafenové membrány, techniky jejich výroby a specifické aplikace grafenových membrán. Ve čtvrté části je představeno rozhraní mezi galliovými a grafenovými vrstvami. Pátá část je praktická. Byl proveden růst grafenových vrstev na různých Cu fóliích, to vedlo k vyšší kvalitě grafenu rostlých na atomárně hladkých fóliích. Následně byla provedena výroba grafenových membrán a depozice atomů gallia.

Klíčová slova:

CVD grafen, atomárně hladké fólie, grafenové membrány, gallium

Termín obhajoby

20.06.2019

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaBznamka

Klasifikace

B

Průběh obhajoby

Po otázkách oponenta bylo dále diskutováno: Vztah toku částic a sil, kterým částice působí na podložku. Vliv rozdílu tlaků na mechanickou stabilitu membrány.

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)
doc. Ing. Stanislav Průša, Ph.D. (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)

Student se v rámci bakalářské práce aktivně podílela na realizaci experimentů směřujících k přípravě grafenových membrán vhodných pro depozici Ga nanostruktur. Během práce byly připraveny a charakterizovány grafenové vrstvy na měděné ultra-hladké folii metodou CVD. Vzniklá grafenová vrstva byla přenesena na křemíkový substrát, který byl upraven fokusovaným iontovým svazkem. Na takto připravené grafenové membrány byla provedena depozice Ga nanostruktur. Práce studenta byla intenzivní, samostatná. Proto lze konstatovat, že student splnil všechny úkoly zadání. Projevoval zájem o danou problematiku a při práci si počínal snaživě.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky 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 A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Známka navržená vedoucím: A

Předložená práce se zabývá přípravou grafenových membrán, na něž bylo deponováno gallium. Práce je náročná z hlediska zvládnutí technologie přípravy CVD grafenu na hladké fólie, litografického tvarování substrátu, hledání optimálních podmínek depozice Ga a dále analýzy pomocí elektronového mikroskopu jakož i Ramanovy spektroskopie. Text je ve vysoké kvalitě a výsledky experimentů jsou fyzikálně velmi zajímavé, i když bych očekával jejich důkladnější analýzu a to především závěrečných experimentů s ohledem na fyzikální důvody pro: (1) protržení membrán po depozici Ga a (2) velikosti kontaktních úhlů mezi Ga a grafenem, k čemuž směřují mé první dva dotazy (viz níže). Navzdory tomu, že rešerše problematiky je velmi dobrá, je v závěru práce poněkud silná věta, že se podařilo: „… vyrobit historicky první kovové struktury na zavěšeném grafenu.“, což není pravda (viz např. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 953-958). Kromě výše zmíněné podrobnější analýzy konečného výsledku, silného tvrzení ohledně historického průlomu experimentu a občasných gramatických nepřesností (jež vyjmenovávám níže), je práce psána přehledně, jasně, srozumitelně a čtivě. Samotná kvalita experimentů, jejich faktický popis a prezentace pomocí grafů a snímků je velmi kvalitní. V celkovém kontextu hodnotím práci jako výbornou.

Drobné korekce
strana/odstavec/řádek – původně - lépe
abstrakt/3 – grafenu – grafenů
abstract – is characterized graphene – graphene is characterized; are described graphene membranes – graphene membranes are described
3/2/-2 – využívána – využívaný
7/4/2 – nanoidentace – nanoindentace
7/-2/3 – mít za pohyblivost – mít pohyblivost
7/-1/.. – trochu vágní formulace: „Grafen je vysoce průhledný …“ (kolik je koeficient propustnosti???), „výborný tepelný vodič“ (jaká je tepelná vodivost?, jak si vede v porovnání s jiným tepelným vodičem?), dosahuje výborné plochy k objemu? (jaký je objem grafenu?)
12/2/2 -  ve většině případech – ve většině případů
21/4/10 - rztoku – roztoku
22/3/1 – typ – typu
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky 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 B
Otázky k obhajobě:
  1. 1) V práci tvrdíte (str. 27, odst. 1), že protržení grafenových membrán je pravděpodobně způsobeno vlivem poměrně vysoké rychlosti a četnosti deponovaných atomů Ga. Dokážete na základě jednoduchých fyzikálních principů vypočítat tlak vyvíjený na membránu? V práci uvádíte, že mez pevnosti v tahu je 42 N/m, proč nemá pevnost v tahu grafenu jednotku N/m2? Můžete nějak na základě dříve uvedených a vypočítaných výsledků ukázat, jestli tlak Ga opravdu může způsobit porušení membrány?
  2. 2) Dále v práci tvrdíte (str. 28, odst. 2), že kapky Ga více smáčejí zavěšený grafen než grafen na SiO2. Zde jsem očekával podrobnější kvantitativní porovnání kontaktních úhlů namísto pouhého konstatování, že úhel je větší nebo menší než 90 stupňů. V případě, že by jste odhadl průměrné hodnoty kontaktních úhlů, mohl by jste nějakým způsobem odhadnout rozdíl povrchového napětí rozhraní Ga/grafen pro případ zavěšeného a SiO2 podepřeného grafenu? (Jak souvisí kontaktní úhel s povrchovým napětím? Jaká je souvislost povrchového napětí s meziatomárními silami?)
  3. 3) V rešerši jste se zaměřil na metody přípravy zavěšeného grafenu, které přímo souvisejí s technologií, kterou jste použil. Existují však i jiné technologické postupy přípravy grafenových membrán, než grafen „položit“ na předem opracovaný nebo vhodně tvarovaný substrát?
  4. 4) Proč díra o průměru 1 mikrometr a hloubce 3 mikrometry na obr. 5.6 má v AFM snímku hloubku přibližně 0,8 mikrometru? Jaké jsou rozměry hrotu, který jste použil?

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová