|
|
Towards highly-doped Ge and ZnO nanowires: Growth, characterization and doping level analysis
Pejchal, Tomáš ; Mikulík,, Petr (oponent) ; Grym,, Jan (oponent) ; Kolíbal, Miroslav (vedoucí práce)
Highly-doped semiconductor nanowires represent a promising class of nanostructures with prospective applications in electronics, optoelectronics or bio-sensing. This thesis is focused on the growth and in-depth characterization of germanium and zinc oxide nanowires, with the aim of acquiring high doping levels. The first part of the thesis deals with the growth of germanium nanowires via the vapour–liquid–solid (VLS) process. Several factors impacting the nanowire growth and morphology are described – the composition of the catalytic particle, the role of surface adsorbates and the incorporation of atoms from the catalyst into the nanowire. The nanowires are grown from gold nanoparticles either in ultra-high vacuum (the MBE-like process) or in the presence of atomic-hydrogen vapour (mimicking the CVD process), resulting in dissimilar nanowire morphology and growth direction. The combined effect of atomic hydrogen adsorption and gold catalyst spreading is revealed – being the key element explaining the difference in nanowire morphology when MBE and CVD growth techniques are utilised. Further, the Ge nanowire growth from group-III-containing catalysts is studied, with the intention of doping the nanowires via the incorporation of atoms from the catalyst droplet. The in-situ prepared alloyed Au–Ga catalyst is found to be applicable for germanium out-of-plane nanowire growth – although the catalyst stability is lower than for pure Au. Despite a high dopant concentration in the catalyst, no gallium incorporation into the nanowire is observed. Hence, this method of nanowire doping is proved unsuitable for the material system selected. The third part of the thesis covers the characterization of ZnO nanowires and the development of a protocol for their diffusional doping with gallium. The impact of nanowire annealing on the concentration of oxygen vacancies (VO) is demonstrated – annealing in H2O2 gas decreases the VO concentration, compared with annealing in high vacuum. Further, Ga incorporation into ZnO nanowires is documented with in-situ SEM when annealed above 350 °C. Moreover, gallium-induced decomposition of ZnO nanowires is observed above 450 °C. The concentration and spatial distribution of Ga within the nanowires is assessed using STEM EDS and a theoretical model for Ga diffusion. The correlation between the VO concentration and the Ga incorporation into ZnO is found. Gallium concentration in the order of 10^21 cm^-3 is reached in the nanowires – demonstrating the suitability of the presented diffusional-doping method for achieving high Ga doping levels needed for prospective bio-sensing applications in the IR region.
|
|
|
Příprava dopovaných bezolovnatých pieozokeramik pomocí nekonvenčních slinovacích metod
Žaludek, Jakub ; Kachlík, Martin (oponent) ; Pouchlý, Václav (vedoucí práce)
V diplomové práci byla zkoumána piezokeramika BaTiO3 dopovaná pomocí ZrO2. Bylo vytvořeno 6 rozdílných složení výchozích prášků pro přípravu keramiky BaTiO3 – ZrO2 s 10, 20, 40, 60, 80 a 90 hm% ZrO2. Směsi byly zpracovány pomocí konvenčního slinování a pomocí Spark Plasma Sintering. Výsledné keramické kompakty byly podrobeny měření hustoty, dielektrické konstanty, permitivity, polarizačních P-E křivek, piezoelektrického faktoru, ztrátovému faktoru a dilatometrickým měřením. Z výsledků vyplývá, že je možné vytvořit piezokoramiku BaTiO3 dopovanou ZrO2 o hustotě vyšší než 94 %t.d. a je možné u těchto složení dosáhnou piezoelektrického jevu. Nejvyšší hodnoty piezoelektrického faktoru 33=9 / bylo dosaženo při 20 hm% ZrO2. Z dilatometrických měření byl zjištěn vliv rostoucího obsahu ZrO2 v BaTiO3 na slinovací vlastnosti. S rostoucím množstvím přidaného ZrO2 začínal materiál slinovat dříve a dosahoval vyšších rel.hustot. Tento trend byl přítomen i u vzorků slinovaných pomocí SPS, kde se však ukázal být méně zřetelný. Při měření el.vlastností byla ovšem u vzorků z SPS zjištěna el. vodivost, která pravděpodobně plynula z přítomnosti uhlíku vneseného do vzorků během cyklu v SPS.
|
|
|
Příprava a vlastnosti dopovaných piezokeramických materiálů na bázi BaTiO3
Mařák, Vojtěch ; Chlup, Zdeněk (oponent) ; Drdlík, Daniel (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá přípravou dopovaných piezokeramických materiálů na bázi BaTiO3 pomocí elektroforetické depozice. Jako dopantů bylo použito pět oxidů kovů vzácných zemin, tj. Er2O3, Dy2O3, Eu2O3, Tb407 a CeO2 v množstvích 1, 3, a 5 hm. %. Připravené depozity byly hodnoceny z hlediska metodiky přípravy, vysokoteplotní dilatometrie, rentgenové difrakce, relativní hustoty, střední velikosti zrn, tvrdosti a fraktografické analýzy. Studií dilatometrických křivek bylo popsáno slinovací chování a jeho změny při různém složení materiálu. Rentgenovou difrakční analýzou byla zjištěna tetragonální fáze u všech vzorků, přičemž tetragonalita krystalické buňky BaTiO3 klesala s obsahem dopantů. Vhodnou volbou dopantu bylo možné výrazně zvýšit relativní hustotu slinutých vzorků, jejich tvrdost a zároveň zamezit hrubnutí mikrostruktury při tepelném zpracování. Bylo dosaženo relativní hustoty až 98 %, střední velikosti zrn pod 1 m a tvrdosti přes 10 GPa. Analýzou lomových ploch bylo zjištěno, že pro většinu studovaných materiálů byl mód lomu transkrystalický, pouze u vzorků dopovaných oxidem ceričitým se jednalo o lom smíšený. Ze získaných poznatků bylo identifikováno vhodné složení materiálu pro plánované použití ve vrstevnatém piezokeramickém harvestoru, který je kromě vrstev BaTiO3 tvořen funkčně-ochrannými vrstvami Al2O3 a ZrO2.
|
|
|
Příprava a vlastnosti transparentních polykrystalických keramických materiálů
Tásler, Jan ; Pouchlý, Václav (oponent) ; Maca, Karel (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá přípravou a vlastnostmi transparentních polykrystalických keramických materiálů na bázi Al2O3. Teoreticky jsou představeny nejdůležitější technologické aspekty přípravy těchto materiálů. Detailní pozornost je věnována transparentní Al2O3 polykrystalické keramice dopované prvky vzácných zemin. Na vzorcích Al2O3 dopovaných a kodopovaných dysprosiem, terbiem a chromem je zkoumán vliv mikrostrukturních parametrů na výsledné optické vlastnosti (vyjádřené veličinou RIT). Pozorován je výrazný vliv průměrné velikosti zrn na propustnost světla u všech připravených vzorků. Nejvyšší hodnoty RIT = 55 % (měřené laserovým paprskem s vlnovou délkou 632,8 nm) bylo dosaženo optimalizovaným procesem přípravy pro vzorek dopovaný 0,05 at. % dysprosia. U všech vzorků jsou rovněž rozebírány fotoluminiscenční vlastnosti. Naměřená fotoluminiscenční emisní spektra odpovídají aktivaci dopujících prvků. V případě terbiem a chromem kodopovaných vzorků se prokázaly rozdíly v aktivaci jednotlivých dopantů v závislosti na rozdílné excitační vlnové délce, což mělo za následek rozdílné barevné emise pro rozdílné excitační vlnové délky.
|
|
| |
|
|
Tenké a dopované keramické substráty pro plasmové aplikace
Hliničan, Jan ; Šťastná, Eva (oponent) ; Šťastný, Přemysl (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá shrnutím poznatků na téma: Tenké a dopované keramické substráty pro plasmové aplikace. Práce je členěna do dvou částí. První část představuje literární rešerši, která se zabývá výrobou tenkých keramických pásek metodou tape castingu a jejich použitím. Druhá část je experimentální. Zabývá se přípravou pásek z oxidu hlinitého, dopovaných hořečnatým spinelem (MgAl2O4) v různých množstvích. Na připravených strukturách bude vyhodnoceno fázové složení a mikrostruktura. Připravené vzorky budou použity na výrobu elektrod pro atmosferické plasmové výboje.
|
|
|
Tištěné transparentní elektricky vodivé vrstvy
Bartoš, Radim ; Pekárková, Jana (oponent) ; Dzik, Petr (vedoucí práce)
Byly připraveny a charakterizovány vrstvy oxidu cíničitého dopovaného fluorem a antimonem technikami spin-coating a materiálovým tiskem pomocí tiskárny Dimatix. Jako zdroje cínu, antimonu a fluoru byly použity anorganické i organické prekurzory. Odpory vrstev byly změřeny čtyřbodovou sondou a tloušťka vrstev byla změřena pomocí profilometru. Vrstvy byly analyzovány metodou rentgenové difrakce (XRD) a pomocí rastrové elektronové mikroskopie (SEM).
|
|
|
Vodíkem modifikované grafenové struktury pro polem řízené tranzistory
Kurfürstová, Markéta ; Čermák,, Jan (oponent) ; Mach, Jindřich (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se věnuje problematice grafenu modifikovaného atomárním vodíkem a jeho transportních vlastností. V rámci rešeršní části práce jsou porovnány strukturní a elektronické vlastnosti grafenu a hydrogenovaného grafenu. Je popsána metoda Ramanovy spektroskopie, včetně charakterizace spekter obou zkoumaných struktur. Použité vzorky jsou vyrobeny pomocí laserové a elektronové litografie a uzpůsobeny měření ve vakuové komoře. V rámci experimentální části práce jsou proměřeny transportní vlastnosti grafenu před a po modifikaci vodíkovými atomy. V závěru je hydrogenovaný grafen ozářen elektronovým svazkem a pomocí Ramanovy spektroskopie jsou sledovány změny v jeho struktuře.
|
|
|
Organické tranzistory pro senzoriku
Marková, Aneta ; Omasta, Lukáš (oponent) ; Vala, Martin (vedoucí práce)
Cílem práce bylo nalézt nejvhodnější dostupnou komerční formulaci materiálu poly(3,4-ethylendioxythiofen):poly(styrensulfonát) (PEDOT:PSS) a metodu přípravy a úpravy tenkých vrstev, které mohou sloužit jako polovodič v organických elektrochemických tranzistorech (OECT). Cílem bylo připravit vrstvy s takovými parametry, které budou vyhovovat následnému využití v biosenzorech k monitorování fyziologických funkcí kardiomyocytů. Bylo studováno šest různých formulací materiálu PEDOT:PSS. Tenké vrstvy byly nanášeny rotačním litím. Připravené vrstvy byly upravovány třemi způsoby, a to (i) působením ethylenglykolu, (ii) sušením a (iii) kombinací sušení a ethylenglykolu. Vrstvy byly testovány z hlediska vlivu ethylenglykolu, teplotní stálosti, vlivu skladování, působení vodného prostředí a dodatečného žíhání. Na základě porovnání získaných výsledků se jevila u většiny materiálů jako nejvhodnější úprava vrstvy nejprve ethylenglykolem s následným vyžíháním. Jako nejvhodnější materiál byl identifikován SIGMA ALDRICH 739 316 s úpravou vrstvy kombinací sušení, ethylenglykolu a žíhání.
|
|
|
Vytváření tenkých vrstev pro aplikace pokročilých oxidačních procesů s využitím kovových dopantů
KRAJČOVIČ, Jan
Cílem této diplomové práce bylo nanesení tenkých vrstev TiO2 na různé typy a velikosti substrátů, přičemž některé vrstvy vytvořit s využitím dopantů železa nebo stříbra. V rámci práce byla nanesena řada vrstev TiO2 metodou magnetronového naprašování na aparatuře Dreva ARC 400 Hard Material Coating Plant. Hlavním cílem nanášení těchto vrstev bylo, pokusit se nanést tenké vrstvy TiO2 na substráty o větší ploše, než je při běžných laboratorních procesech běžné. Za tímto účelem byly vrstvy nanášeny na čtvercové skleněné destičky o straně 10 cm. Pro porovnání a zkoumání dalších vlastností nanesených vrstev byly jako substráty použity také mikroskopická sklíčka a úlomky z křemíkových destiček. Na těchto substrátech byla poté testována fotokatalytická aktivita a morfologie nanesených vrstev. Teoretická část této práce je zaměřena na používané metody nanášení tenkých vrstev TiO2 a jejich vlastnosti. V experimentální části je pak popsána použitá aparatura a parametry jednotlivých depozičních procesů. Dále je zde shrnutí vlastností nanesených vrstev a výsledky jednotlivých experimentů.
|
host ::
RSS.