|
|
PROGRESS TOWARD THE DEVELOPMENT OF SINGLE NANOWIRE-BASED ARRAYS FOR GAS SENSING APPLICATIONS
Chmela, Ondřej ; Vrňata, Martin (referee) ; Macák, Jan (referee) ; Hubálek, Jaromír (advisor)
Tato práce se zabývá vývojem platforem na bázi křemíkového substrátu pro selektivní integraci polovodivých nanostruktur oxidu kovu (MOX) a jejich použití v perspektivních mobilních zařízeních jako vysoce citlivé a selektivní prvky pro detekci analytů plynů. Polovodičové nanostruktury MOX, například nanodráty, prokázaly lepší schopnosti pro snímání plynů včetně citlivosti, stability a do jisté míry také selektivity, ve srovnání s jejich protějšky na bázi vrstev. Rovněž použití jednoho (nebo několika) nanodrátů zapojených paralelně se ukázalo jako ideální architektura pro dosažení dobře definovaného vodivého kanálu snadno modulovatelného interakcemi na přechodu plynná-pevná látka. Dosavadní způsoby integrace struktur na bázi jednoho nanodrátu do funkčních zařízení však stále představují technologickou výzvu, protože většina metod vyžaduje asistenci technik, jako je soustředěný iontový paprsek (FIB), který omezuje škálovatelnost a zvyšuje náklady a čas výroby. V této souvislosti je práce zaměřena na optimalizaci technologických procesů pro výrobu systémů založených na elektrodových polích s jedním polovodivým nanodrátem. V této práci byly vyvinuty tři verze elektrodových platforem pro selektivní integraci jednoho nanodrátu z MOX materiálu citlivého na plyn. Jako klíčové technologie výroby byly použity nejmodernější vícestupňové výrobní postupy a litografie s využitím elektronového paprsku (nanofabrikace), které umožňují vývoj elektrodových polí s přímými nanoelektrodami, ale i dalších funkčních nanostruktur. Výsledky demonstrují výrobu elektrodové platformy s přímými nanoelektrodami (šířky 100–300 nm), na kterých se nachází úzká dielektrická okna s šířkou blízké průměru nanodrátu (přibližně 100–200 nm). Tyto nanoelektrody byly použity jako mechanická podpora pro zarovnání jednoho nanodrátu a rovněž jako elektrické kontakty pro měření elektrické změny nanodrátu během detekování plynu. Výsledky také zahrnují optimalizaci technik pro odstraňování a opětovné nanášení nanodrátů pro dosažení jedno nanodrátových propojení v poli paralelních elektrod pomocí střídavého elektrického pole jako jednoduché a účinné metody pro zarovnávání nanodrátů (dielektroforéza). Ověření těchto systémů vůči různým plynným látkám (oxidačním a redukčním plynům) bylo provedeno za použití nefunkcionalizovaných a Pt-funkcionalizovaných WO3 nanodrátů syntetizovaných pomocí aerosolové chemické depozice par (AACVD) a topného prvku na bázi tlusté vrstvy na korundové keramice (s provozní teplotou 250 °C), sestaveného spolu s elektrodovou platformou na pouzdru TO-8. Snímací vlastnosti takových systémů vykazovaly lepší citlivost v odporovém režimu na oxid dusičitý (NO2) a ethanol (EtOH) než jejich protějšky využívající nanodrátových filmů. Poslední verze systému pro snímání plynu vyvinutého v této práci (popsaná jako třetí generace čipů) obsahuje třetí izolovanou elektrodu zabudovanou (utopenou) pod citlivým nanodrátem pro zvýšení detekční schopnosti snímání plynu. Testy odezvy na vodík (H2) a oxid dusičitý (NO2) potvrdily zvýšenou funkčnost tohoto systému modulující odezvu senzoru pomocí externího elektrického napětí na utopené elektrodě.
|
|
|
Ultrafast spectroscopy of hybrid nanosystems
Galář, Pavel ; Malý, Petr (advisor) ; Herynková, Kateřina (referee) ; Vrňata, Martin (referee)
Title: Ultrafast spectroscopy of hybrid nanosystems Author: RNDr. Pavel Galář Department: Department of Chemical Physics and Optics Supervisor: prof. RNDr. Petr Malý, DrSc. Abstract: This Ph. D. thesis is focused on physical phenomena located at the interface of hybrid nanostructure composed of polycrystalline diamond and polymer polypyrrole. The main method used in our experimental study was ultrafast laser spectroscopy that allowed us to gain new findings about electron recombination processes in polycrystalline diamond layers, polypyrrole and in their hybrid structures. The research was focused on mutual influence of both components, especially through energy and charge transfer. In the first step of our research we carried out optical characterisation of different kinds of polypyrrole and complex study of recombination processes dynamics of photoexcited charge carriers in polycrystalline diamond. The measurements were realized by the methods of time-resolved photoluminescence and transmission spectroscopy in the time scale from picoseconds to milliseconds. On the basis of the obtained results the model explaining the origin of luminescence signal related to the different kinds of electron recombination processes in non- diamond phase and on surface defects of diamond grains in polycrystalline layers was...
|
|
|
PROGRESS TOWARD THE DEVELOPMENT OF SINGLE NANOWIRE-BASED ARRAYS FOR GAS SENSING APPLICATIONS
Chmela, Ondřej ; Vrňata, Martin (referee) ; Macák, Jan (referee) ; Hubálek, Jaromír (advisor)
Tato práce se zabývá vývojem platforem na bázi křemíkového substrátu pro selektivní integraci polovodivých nanostruktur oxidu kovu (MOX) a jejich použití v perspektivních mobilních zařízeních jako vysoce citlivé a selektivní prvky pro detekci analytů plynů. Polovodičové nanostruktury MOX, například nanodráty, prokázaly lepší schopnosti pro snímání plynů včetně citlivosti, stability a do jisté míry také selektivity, ve srovnání s jejich protějšky na bázi vrstev. Rovněž použití jednoho (nebo několika) nanodrátů zapojených paralelně se ukázalo jako ideální architektura pro dosažení dobře definovaného vodivého kanálu snadno modulovatelného interakcemi na přechodu plynná-pevná látka. Dosavadní způsoby integrace struktur na bázi jednoho nanodrátu do funkčních zařízení však stále představují technologickou výzvu, protože většina metod vyžaduje asistenci technik, jako je soustředěný iontový paprsek (FIB), který omezuje škálovatelnost a zvyšuje náklady a čas výroby. V této souvislosti je práce zaměřena na optimalizaci technologických procesů pro výrobu systémů založených na elektrodových polích s jedním polovodivým nanodrátem. V této práci byly vyvinuty tři verze elektrodových platforem pro selektivní integraci jednoho nanodrátu z MOX materiálu citlivého na plyn. Jako klíčové technologie výroby byly použity nejmodernější vícestupňové výrobní postupy a litografie s využitím elektronového paprsku (nanofabrikace), které umožňují vývoj elektrodových polí s přímými nanoelektrodami, ale i dalších funkčních nanostruktur. Výsledky demonstrují výrobu elektrodové platformy s přímými nanoelektrodami (šířky 100–300 nm), na kterých se nachází úzká dielektrická okna s šířkou blízké průměru nanodrátu (přibližně 100–200 nm). Tyto nanoelektrody byly použity jako mechanická podpora pro zarovnání jednoho nanodrátu a rovněž jako elektrické kontakty pro měření elektrické změny nanodrátu během detekování plynu. Výsledky také zahrnují optimalizaci technik pro odstraňování a opětovné nanášení nanodrátů pro dosažení jedno nanodrátových propojení v poli paralelních elektrod pomocí střídavého elektrického pole jako jednoduché a účinné metody pro zarovnávání nanodrátů (dielektroforéza). Ověření těchto systémů vůči různým plynným látkám (oxidačním a redukčním plynům) bylo provedeno za použití nefunkcionalizovaných a Pt-funkcionalizovaných WO3 nanodrátů syntetizovaných pomocí aerosolové chemické depozice par (AACVD) a topného prvku na bázi tlusté vrstvy na korundové keramice (s provozní teplotou 250 °C), sestaveného spolu s elektrodovou platformou na pouzdru TO-8. Snímací vlastnosti takových systémů vykazovaly lepší citlivost v odporovém režimu na oxid dusičitý (NO2) a ethanol (EtOH) než jejich protějšky využívající nanodrátových filmů. Poslední verze systému pro snímání plynu vyvinutého v této práci (popsaná jako třetí generace čipů) obsahuje třetí izolovanou elektrodu zabudovanou (utopenou) pod citlivým nanodrátem pro zvýšení detekční schopnosti snímání plynu. Testy odezvy na vodík (H2) a oxid dusičitý (NO2) potvrdily zvýšenou funkčnost tohoto systému modulující odezvu senzoru pomocí externího elektrického napětí na utopené elektrodě.
|
|
|
Final report of the project - Secure erasing memory chips using electromagnetic pulse
Fitl, Přemysl ; Vrňata, M. ; Fišer, L. ; Novotný, Michal ; Scholtz, V. ; Vlček, J. ; Tomeček, D.
The subject of this contractual research was the theoretical analysis and the mathematical model of the problem of electromagnetic pulse penetration and involvement of storage function of the memory chips. The report includes description of the experimental preparation memory chip, methodology of memory media testing, experiment shielding, software scanning of the memory chip, EMP generation, EMP intensity measurement. \nSummary of results of experiments of EMP influence on the memory media.\nA comprehensive research report was handed over to NUKIB representatives on 31 May 2018. NUKIB representatives confirmed receipt of the report. \nDefense of the project results took place on 27.6.2018 in the NUKIB building. Project goals were fulfilled. The agreed amount was invoiced for this report.\n\n
|
|
|
Secure erasing memory chips using electromagnetic pulse - phase 1
Fitl, Přemysl ; Vrňata, M. ; Fišer, L. ; Novotný, Michal ; Scholtz, V. ; Vlček, J. ; Tomeček, D.
The subject of this contractual research was to perform study of technologies and principles of flash memories currently available on the market. The research report focuses on technological advancements in their development, the readability of stored / deleted data by available laboratory techniques, and the interaction of these memories with the electromagnetic pulse.\nThe outcome was handed over to NUKIB representatives on 29 March 2018. \nThe project was fulfilled, the agreed amount was invoiced for this report.\n\n\n
|
|
|
Ultrafast spectroscopy of hybrid nanosystems
Galář, Pavel ; Malý, Petr (advisor) ; Herynková, Kateřina (referee) ; Vrňata, Martin (referee)
Title: Ultrafast spectroscopy of hybrid nanosystems Author: RNDr. Pavel Galář Department: Department of Chemical Physics and Optics Supervisor: prof. RNDr. Petr Malý, DrSc. Abstract: This Ph. D. thesis is focused on physical phenomena located at the interface of hybrid nanostructure composed of polycrystalline diamond and polymer polypyrrole. The main method used in our experimental study was ultrafast laser spectroscopy that allowed us to gain new findings about electron recombination processes in polycrystalline diamond layers, polypyrrole and in their hybrid structures. The research was focused on mutual influence of both components, especially through energy and charge transfer. In the first step of our research we carried out optical characterisation of different kinds of polypyrrole and complex study of recombination processes dynamics of photoexcited charge carriers in polycrystalline diamond. The measurements were realized by the methods of time-resolved photoluminescence and transmission spectroscopy in the time scale from picoseconds to milliseconds. On the basis of the obtained results the model explaining the origin of luminescence signal related to the different kinds of electron recombination processes in non- diamond phase and on surface defects of diamond grains in polycrystalline layers was...
|
|
|
IMPEDANCE MEASUREMENT OF GAS SENSORS WITH NICKEL(II)-AND COPPER(II)-OXIDE ACTIVE LAYERS
Horák, Pavel ; Khun, J. ; Vrňata, M. ; Bejšovec, Václav ; Lavrentiev, Vasyl ; Vacík, Jiří
Thin layers (90 nm) of nickel(II)- and copper(II)- oxide were deposited onto ceramic sensor substrates equipped with interdigital electrodes for signal reading. The deposition was carried out in two or three steps: (i) sputtering by means of Ar ion beam from pure (99.99%) metal targets, (ii) following thermal oxidation (400 degrees C for 5 h) in air, (iii) in some cases - sputtering of Pd catalyst to the surface. Then the impedance response of produced sensors (NiO, NiO+Pd, CuO, CuO+Pd) to 1000 ppm of hydrogen and 1000 ppm of methanol vapor was measured. Impedance measurements were performed in the frequency range from 40 Hz to 100 MHz. The obtained data were depicted in Nyquist representation (i.e. imaginary vs. real part of complex impedance). These diagrams have a character of one complete and one incomplete semicircle, each of them corresponding to a parallel RC-element. It was proved, that both NiO and CuO behave like p-type semiconductors; the sensor impedance increases on exposure to reducing gases. The best sensitivity was achieved on NiO+Pd sensor - during detection of hydrogen (1000 ppm) the real part of complex impedance measured at 40 Hz increased from 120 to 350 Omega.
|
|
|
Characterization of the Nanostructured Nickel Oxide Layers Prepared by Ion Beam Sputtering
Horák, Pavel ; Bejšovec, Václav ; Lavrentiev, Vasyl ; Khun, J. ; Vrňata, M.
Nanostructured nickel oxide layers (thickness cca 100 nm) were prepared by bombardment of nickel foil with ion beam created from a mixture of argon and oxygen. Different volume ratios of argon:oxygen mixture were used, ranging from 4:1 to 1:3. Composition of the resulting layers was analyzed by RBS, morphology by AFM and main crystal orientation of the sample by XRD. The electrophysical properties (resistivity, concentration of charge carriers) were measured by four point Van der Pauw technique and Hall measurement respectively. Prepared samples were characterized in as-deposited state and after annealing with varying temperature of treatment. Chemical composition (i.e. stoichiometry) of the as-deposited samples with different argon: oxygen ratio was related to their electrophysical parameters. Hall measurements are showing majority charge carriers to be electrons - surface concentration (0.5 - 2.3) x 10(21) m(-2) - suggesting prevailing metallic conductivity. Resistivity of the sample is increasing with higher amount of oxygen in gas mixture. The as-deposited layer is almost amorphous with no visible grains on AFM.
|
|
| |
|
| |
guest ::
