bakalářská práce

Sekvenční růst GaN nanokrystalů na substrát SiO2 modifikovaný metodou FIB

Text práce 6.44 MB

Autor práce: Ing. Jana Flajšmanová, Ph.D.

Ak. rok: 2012/2013

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

Oponent: Ing. Stanislav Voborný, Ph.D.

Abstrakt:

Tato bakalářská práce je zaměřena na selektivní růst gallia (Ga) a nitridu gallia (GaN). V teoretické části je stručně popsán růst ultratenkých vrstev s ohledem na GaN a techniky jeho přípravy. Experimentální část se zabývá depozicemi Ga a GaN na křemíkový substrát Si(1 1 1). Substrát s nativní vrstvou oxidu křemičitého (SiO2) byl modifikován fokusovaným iontovým svazkem (FIB). GaN bylo deponováno sekvenčně užitím procesu postnitridace. Vzorky byly studovány mikroskopem atomárních sil (AFM), rentgenovou fotoelektronovou spektroskopií (XPS) a rastrovacím elektronovým mikroskopem (SEM).

Klíčová slova:

Ga, GaN, selektivní růst, sekvenční depozice, postnitridace, FIB, iontově-atomární zdroj, efúzní cela, XPS.

Termín obhajoby

19.06.2013

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. 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)

Studentka v rámci bakalářské práce aktivně podílela na realizaci experimentů směřujících k selektivnímu růstu GaN krystalů na substrát SiO2 modifikovaný fokusovaným iontovým svazkem (FIB). V rámci bakalářské práce byly připraveny definované defekty na povrchu SiO2. Byla vyvinuta metoda přípravy selektivního růstu GaN krystalů zahrnující pos-nitridaci Ga ostrůvků užitím iontového svazku dusíku o nízké energii E = 50 eV. Takto připravené krystaly byly studentkou analyzovány užitím metod XPS, SEM a AFM. Výsledky budou využity k přípravě a dalšímu studiu uspořádaných GaN nanostruktur. Práce studentky byla intenzivní, bohužel z důvodů poruchy zařízení nebylo dosaženo 100% nitridace Ga struktur. Lze tedy konstatovat, že studentka splnila všechny úkoly zadání, projevovala nadměrný zájem o danou problematiku a při práci si počínal snaživě a pečlivě.
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 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 B

Známka navržená vedoucím: A

Bakalářská práce Jany Damkové se zabývá selektivním růstem gallia a nitridu gallia na SiO2 substráty modifikované metodou FIB. V první, rešeršní části práce studentka popisuje výsledky dosažené jinými skupinami při selektivním růstu GaN za použití různých metod a na různých substrátech a dále uvádí a vysvětluje některé základní pojmy a technologie používané v oblasti fyziky povrchů a tenkých vrstev. Druhá část práce se zabývá nanášením struktur fokusovaným iontovým svazkem na substráty určené pro selektivní růst GaN vrstev.
Před zahájením depozičních experimentů bylo nutné nejdříve vytvořit dostatečné množství substrátů modifikovaných metodou FIB. V části práce o selektivním růstu Ga ostrůvků se prokázal vliv následného žíhání galliové vrstvy na rozmístění těchto ostrůvků.
Výsledky selektivního růstu GaN vrstev však nebyly příliš úspěšné z důvodu problémů spojených s funkčností aparatury. Z prezentovaných výsledků je patrná nutnost přesné kontroly teploty vzorku při depozicích, rozdíl přibližně 20°C má v oblasti kolem 300°C zásadní vliv na výsledek experimentu.
Bakalářská práce je přehledná, čtivá a doplněná srozumitelnými obrázky. Na konci práce je uvedeno poměrně velké množství kvalitních odkazů z posledních let a je zřejmé, že si studentka vytvořila velmi dobrý přehled ve zkoumané oblasti. V práci je několik nepřesností, zejména s přepisem anglických názvů, např.:
- str. 3, 3ř. shora: diod x diode,
- str. 11 v názvu kapitoly je nesprávně uveden počeštěný anglický název GaN (gallium nitrid) místo nitrid gallia, případně nitrid gallitý,
- str. 43, odkaz [13] matalorgical X metalorganic,
z dalších nepřesností např.:
- špatně uvedená hustota GaN v tab. 2.1
- teplotní rozsah pyrometru 400°C Z předložené bakalářské práce vyplývá, že studentka prokázala schopnost pečlivého vedení experimentů, vhodného zpracování a prezentace výsledků. Práci hodnotím stupněm A.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. 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 A
Práce s literaturou včetně citací A
Otázky k obhajobě:
  1. Z jakého důvodu nedochází ke spojování ostrůvků Ga, jak je patrné z obr. 4.7(b)? Je za efekt odpovědný tvar díry vytvořený metodou FIB?
  2. Vysvětlete podrobněji nejasný výsledek experimentu se selektivním růstem GaN, kde je v Závěru v posledním odstavci na str. 41 nejdříve uvedeno, že selektivního růstu bylo dosaženo a vzápětí o několik řádků níže je uvedeno, že k selektivní růst téměř nenastal. Jednalo se o nový pokus za stejných podmínek? Při znečištěné komoře došlo k selektivnímu růstu a v čistější komoře již ne?
  3. Před depozicí Ga a GaN byly na vzorku vytvářeny systémy matic s různými velikostmi a vzájemnými vzdálenostmi děr. Lze z pozorování rozmístění Ga ostrůvků v těchto systémech učinit závěry o přibližných povrchových difúzních délkách Ga klastrů za různých teplot?

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová