bakalářská práce

Selektivní hydrogenace grafenu připraveného metodou chemické depozice z plynné fáze

Text práce 3.03 MB

Autor práce: Ing. Štěpán Kovařík

Ak. rok: 2015/2016

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

Oponent: Ing. Zdeněk Nováček, Ph.D.

Abstrakt:

Kontrolované otevírání pásu zakázaných energií v grafenu je jednou z dovedností nutných pro aplikaci grafenu v elektronice. Jednou z možností jak otevřít pás zakázaných energií je hydrogenace grafenu. V této práci se zabýváme lokální hydrogenací grafenu vyrobeného metodou depozice z plynné fáze na Si/SiO2 substrátu. Hydrogenace byla prováděna zdrojem atomárního vodíku. Pro lokalizaci hydrogenace jsme využili polymetylmetakrylátovou masku připravenou pomocí elektronové litografie. Přítomnost struktur tvořených hydrogenovaným grafenem jsme prokázali Ramanovou spektroskopií, Kelvinovou silovou mikroskopií a lokálním měřením elektrické vodivosti. Všechny tři metody potvrdily lokální hydrogenaci grafenu.

Klíčová slova:

KPFM, AFM, grafen, hydrogenovaný grafen, PF-TUNA

Termín obhajoby

22.06.2016

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

Štěpán Kovařík velmi významně posunul práci v oblasti selektivní hydrogenace grafenu na ÚFI VUT, která se jeví jako slibná a jednoduchá možnost přípravy nanoelektronických struktur na grafenu litografickými metodami. Úspěšně selektivně hydrogenoval grafen pomocí atomárního zdroje vodíku a elektronovou litografií připravené PMMA masky, přičemž byl schopen hydrogenaci prokázat pomocí Kelvinovy silové mikroskopie, vodivostní atomární silové mikroskopie a Ramanovy spektroskopie. Jako vedoucí práce oceňuji především systematický přístup k hledání řešení, přesnou logicky konzistentní analýzu problematiky a orientaci na prokazatelné skutečnosti. Vynikající je rovněž schopnost studenta jít do hloubky problematiky, klást si základní fyzikální otázky a nacházet odpovědi. Bakalářská práce je napsána velmi pěkně a celkově je vynikajícím odrazovým můstkem pro další pokračování v této oblasti.
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 A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Známka navržená vedoucím: A

Bakalářská práce Š. Kovaříka je věnována studiu grafenu a modifikaci jeho vlastností adsorpcí atomů vodíku. Jedná se o moderní a aktuálně studované téma, protože grafen je jedním z kandidátů na další rozvoj polovodičového průmyslu, který již dnes naráží na fyzikální limity využití křemíku.

Práce je rozdělena do šesti kapitol, včetně úvodu a závěru. V druhé a třetí kapitole se autor věnuje popisu experimentálních metod - Kelvinovy silové mikroskopie a Ramanovy spektroskopie. Stručný a přehledný popis metod, doplněný odkazy na relevantní literaturu, je adekvátní experimentálnímu zaměření práce. Čtvrtá část práce popisuje základní strukturu grafenu a změny šířky jeho zakázaného pásu energií vzniklé vlivem adsorbovaných vodíkových atomů. Jelikož je však jedním z bodů zadání literární rešerše uvedené problematiky, očekával bych podrobnější seznámení s dosavadním výzkumem v této oblasti a dříve publikovanými experimenty jiných autorů. Následující experimentální část představuje dosažené výsledky měření a je z ní patrné, že i přes omezený prostor pro prezentaci výsledků se autor podrobně seznámil s měřicími technikami a využil jejich potenciálu.

Po grafické a stylistické stránce je práce na velmi vysoké úrovni, i když se v ní vyskytuje několik drobných nedostatků. Když už autor využívá pro sazbu profesionálních nástrojů, měl by si ujasnit rozdíl v použití pomlčky a spojovníku (např. v definici všech zkratek, číselných rozsahů a pod.), a dále pak sazbu znaku % (8% - osmiprocentní vs. 4 % - čtyři procenta, např. str. 17). Pozor také na sazbu desetinné čárky a nechtěné mezery mezi ní a následující číslicí.

Přes popsané nesnáze s kontaminací vzorků při jejich pokrytí maskou a následné elektronové litografii autor získal množství užitečných výsledků, které přehlednou formou předkládá čtenáři. Text práce je výstižný a srozumitelný a po formální stránce splňuje nároky kladené na bakalářskou práci.

Autor splnil všechny body zadání.
Uvedenou bakalářskou práci doporučuji k obhajobě a navrhuji celkové hodnocení A.

Zdeněk Nováček
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
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 B
Práce s literaturou včetně citací A
Otázky k obhajobě:
  1. V experimentální části zmiňujete nestejnorodost kontaktních potenciálů v důsledku kontaminace vzorku vrstvou PMMA, použitou při elektronové litografii. Zároveň ale uvádíte, že krycí vrstva PMMA se využívá již při transferu grafenu z měděného substrátu na oxid křemičitý. Měla by tedy změna masky vůbec na tuto kontaminaci vliv? Existuje jiná metoda přenosu grafenu mezi substráty?

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová