|
|
Study of Thin-Film Surfaces
Trivedi, Rutul Rajendra ; Fejfar, Antonín (referee) ; Klapetek, Petr (referee) ; Šikola, Tomáš (referee) ; Čech, Vladimír (advisor)
Disertační práce se zabývá studiem povrchových vlastností jedno a vícevrstvých filmů deponovaných z vinyltriethoxysilanových a tetravinylsilanových monomerů. Zabývá se také charakterizací adheze jednovrstvých filmů z tetravinylsilanu. Plazmaticky polymerizované tenké vrstvy byly připraveny na leštěných křemíkových substrátech pomocí plazmové depozice z plynné fáze za ustálených podmínek. Povrchové vlastnosti vrstev byly charakterizovány pomocí různých metod rastrovací sondové mikroskopie a nanoindentačních technik jako je konvenční a cyklická nanoindentace. Vrypový test byl použit pro charakterizaci vlastností adheze vrstev. Jednovrstvé filmy připravené za různých depozičních podmínek byly charakterizovány s ohledem na povrchové morfologie a mechanické vlastností (modul pružnosti, tvrdost). Výsledky morfologie povrchu, analýzy zrn, nanoindentace, analýzy konečných prvků a modulů mapování pomohly rozlišit hybridní charakter filmů, které byly deponovány při vyšších výkonech RF-výboje. Nový přístup byl použit v povrchové charakterizaci vícevrstvého filmu pomocí rastrovací sondové mikroskopie a nanoindentace. Adhezívní chování plazmaticky polymerizovaných vrstev různých mechanických vlastností a tloušťek bylo analyzováno pomocí normálních a laterálních síl, koeficientu tření, a snímků vrypů získaných pomocí mikroskopie atomárních sil.
|
|
|
Characterization of 1-D Nanostructures by SPM Methods
Škoda, David ; Čech, Vladimír (referee) ; Pavlík, Jaroslav (referee) ; Dub, Petr (advisor)
The thesis is aimed at the characterization of carbon nanotubes and silver nanowires by Scanning Probe Microscopy, namely Scanning Tunneling Microscopy (STM), Atomic Force Microscopy (AFM), Conductive AFM (CAFM) and Scanning Near-Field Optical Microscopy (SNOM). Carbon nanotubes were analyzed by STM, AFM and CAFM microscopy. In a designed apparatus the silver nanowires were fabricated by template assisted deposition and were analyzed with respect to their geometry (AFM), local conductivity (CAFM) and optical properties (SNOM, microreflex spectroscopy). It was found that preferential type of carbon nanowires depends on the fabrication process. The measurements of local conductivity of the nanotubes revealed the similarity with the STM measurements. The AFM measurements of silver nanowires confirmed their growth inside the pores of polycarbonate template. Single nanowires exhibits the semiconducting behavior according to I--V measurement and localized plasmon resonances.
|
|
|
Application of Scanning Probe Microscope in Nanoscience and Nanotechnology
Konečný, Martin ; Klapetek, Petr (referee) ; Fejfar, Antonín (referee) ; Bartošík, Miroslav (advisor)
Tato doktorská práce se zabývá rastrovací sondovou mikroskopií (Scanning Probe Microscopy – SPM) a jejím využitím v nanovědách a nanotechnologiích. Konkrétně je zde kladem důraz především na pokročilé techniky mikroskopie atomárních sil (Atomic Force Microscopy – AFM), jako je Kelvinova silová mikroskopie (Kelvin Probe Force Microscopy – KPFM) a vodivostní AFM. Samotné aplikace těchto technik jsou dále zaměřené zejména na oblast výzkumu grafenu. V práci je nejprve stručně rozebrán princip fungování SPM a následně jsou diskutovány jednotlivé aplikace AFM a KPFM zaměřené na charakterizaci vlastností jak samotného gafenu, tak i zařízeních fungujících na jeho bázi. Dále se práce zabývá možnostmi využití AFM integrovaného v jednom zařízení spolu se rastrovacím elektronovým mikroskopem (Scanning Electron Microscopy - SEM). Z tohoto přehledu vyplývají čtyři hlavní témata doktorského výzkumu, které se věnují studiu přesunu elektrikého náboje mezi grafenovými nanostrukturami, přípravě a charakterizaci hydrogenovaného grafenu a grafen-kovových hybridních struktur s uplatněním v biosensorice. Aspekty jednotlivých témat jsou následně podrobně rozebrány a podpořeny adekvátními experimentálními výsledky. Na závěr jsou nastíněny plány budoucího výzkumu týkajícího se těchto čtyř témat
|
|
|
Comparison of microscopic diagnostic methods
Veselý, Jakub ; Tihlaříková, Eva (referee) ; Čudek, Pavel (advisor)
This thesis deals with the description and comparison of diagnostic methods, transmission electron microscopy, scanning electron microscopy and atomic force microscopy. The introduction is a description of diagnostic methods. The following experimental section dealing with the diagnosis of ferritic chromium steel sample methods of scanning electron microscopy, atomic force microscopy, transmission electron microscopy and the evaluation and interpretation of measured results. The conclusion provides a comparison, the advantages and disadvantages of diagnostic methods.
|
|
|
Comparison of microscopic diagnostic methods
Veselý, Jakub ; Tihlaříková, Eva (referee) ; Čudek, Pavel (advisor)
This thesis deals with the description and comparison of diagnostic methods, transmission electron microscopy, scanning electron microscopy and atomic force microscopy. The introduction is a description of diagnostic methods. The following experimental section dealing with the diagnosis of ferritic chromium steel sample methods of scanning electron microscopy, atomic force microscopy, transmission electron microscopy and the evaluation and interpretation of measured results. The conclusion provides a comparison, the advantages and disadvantages of diagnostic methods.
|
|
|
SPM Methods Based On The Quartz Resonator Probes
Wertheimer, Pavel ; Sobotík, Pavel (referee) ; Číp, Ondřej (referee) ; Šikola, Tomáš (advisor)
The thesis is focused on development of scanning probe microscope systems, especially development and implementation of quartz resonator probes. The quartz resonator probes, compared to the standard silicon cantilevers, have several advantages. It is in particular their mechanical properties and possibility of direct electrical readout of the deflection signal. Due to the fact, the probes are easy to implement even into more complex SPM systems. The thesis deals with development of universal and open SPM control system electronics. The electronics consist of the commercial SPM control and oscillation units, the development of the other electronic parts (such as the high voltage amplifier and the preamplifier units) is described in the thesis. Further, the thesis reports on development of the qPlus UHV LT SPM microscope system that was carried out at Universität Hamburg. Part of it was development of the qPlus preamplifier able to operate at liquid helium temperature. The third topic of the thesis is the implementation of qPlus technology into the UHV VT SPM microscope suitable to operate in situ with a scanning electron microscope. The qPlus sensors and the universal UHV preamplifier were designed and manufactured. Test measurements were conducted on all of the developed systems.
|
|
|
Development of Instrumental Equipment for the Characterization of Nanostructures
Nováček, Zdeněk ; Ošťádal, Ivan (referee) ; Fejfar, Antonín (referee) ; Šikola, Tomáš (advisor)
The thesis focuses on the development of instruments used for surfaces and nanostructures characterization. Individual techniques of scanning probe microscopy provide different information of the sample surface. The resolution of scanning probe microscopy, providing 3D topography information, reaches subnanometer values or even an atomic level. Therefore, the scanning probe microscopy is one of the most employed method in the field of nanotechnology. The thesis describes the details of development of two scanning probe microscopes intended for measurement under ultra high vacuum conditions. As for the first one, many changes were proposed leading to its better variability, extended functionality and increased user comfort. The second microscope is being design with the aim of its combination with other analytic techniques, especially with scanning electron microscopy. An integral part of scanning probe microscopes is a precise positioning system for navigation of the probe to the selected site. Therefore, the thesis also deals with the development of linear piezoceramic actuators used not only in the ultra high vacuum compatible microscopes but also as a general purpose nanomanipulators.
|
|
|
Characterization of 1-D Nanostructures by SPM Methods
Škoda, David ; Čech, Vladimír (referee) ; Pavlík, Jaroslav (referee) ; Dub, Petr (advisor)
The thesis is aimed at the characterization of carbon nanotubes and silver nanowires by Scanning Probe Microscopy, namely Scanning Tunneling Microscopy (STM), Atomic Force Microscopy (AFM), Conductive AFM (CAFM) and Scanning Near-Field Optical Microscopy (SNOM). Carbon nanotubes were analyzed by STM, AFM and CAFM microscopy. In a designed apparatus the silver nanowires were fabricated by template assisted deposition and were analyzed with respect to their geometry (AFM), local conductivity (CAFM) and optical properties (SNOM, microreflex spectroscopy). It was found that preferential type of carbon nanowires depends on the fabrication process. The measurements of local conductivity of the nanotubes revealed the similarity with the STM measurements. The AFM measurements of silver nanowires confirmed their growth inside the pores of polycarbonate template. Single nanowires exhibits the semiconducting behavior according to I--V measurement and localized plasmon resonances.
|
|
|
Non-Destructive Local Diagnostics of Optoelectronic Devices
Sobola, Dinara ; Pína,, Ladislav (referee) ; Pinčík,, Emil (referee) ; Tománek, Pavel (advisor)
Chceme-li využít nové materiály pro nová optoelektronická zařízení, potřebujeme hlouběji nahlédnout do jejich struktury. K tomu, abychom toho dosáhli, je však nutný vývoj a aplikace přesnějších diagnostických metod. Předložená disertační práce, jako můj příspěvek k částečnému dosažení tohoto cíle, se zabývá metodami lokální diagnostiky povrchu optoelektronických zařízení a jejich materiálů, většinou za využití nedestruktivních mechanických, elektrických a optických technik. Tyto techniky umožňují jednak pochopit podstatu a jednak zlepšit celkovou účinnost a spolehlivost optoelektronických struktur, které jsou obecně degradovány přítomností malých defektů, na nichž dochází k absorpci světla, vnitřnímu odrazu a dalším ztrátovým mechanismům. Hlavní úsilí disertační práce je zaměřeno na studium degradačních jevů, které jsou nejčastěji způsobeny celkovým i lokálním ohřevem, což vede ke zvýšené difúze iontů a vakancí v daných materiálech. Z množství optoelektronických zařízení, jsem zvolila dva reprezentaty: a) křemíkové solární články – součástky s velkým pn přechodem a b) tenké vrstvy – substráty pro mikro optoelektronická zařízení. V obou případech jsem provedla jejich detailní povrchovou charakterizaci. U solárních článků jsem použila sondovou mikroskopii jako hlavní nástroj pro nedestruktivní charakterizaci povrchových vlastností. Tyto metody jsou v práci popsány, a jejich pozitivní i negativní aspekty jsou vysvětleny na základě rešerše literatury a našich vlastních experimentů. Je také uvedeno stanovisko k použití sondy mikroskopických aplikací pro studium solárních článků. V případě tenkých vrstev jsem zvolila dva, z hlediska stability, zajímavé materiály, které jsou vhodnými kandidáty pro přípravu heterostruktury: safír a karbid křemíku. Ze získaných dat a analýzy obrazu jsem našla korelaci mezi povrchovými parametry a podmínkami růstu heterostruktur studovaných pro optoelektronické aplikace. Práce zdůvodňuje používání těchto perspektivních materiálů pro zlepšení účinnosti, stability a spolehlivosti optoelektronických zařízení.
|
|
|
Local optical and electrical characteristics of optoelectronic devices
Škarvada, Pavel ; Hrabovský, Miroslav (referee) ; Lazar, Josef (referee) ; Tománek, Pavel (advisor)
Solar energy conversion, miniaturization of semiconductor devices and associated lifetime, reliability and efficiency of devices are the basic premise of this work. This work is focused on the study of optoelectronic devices especially solar cells and its nondestructive diagnostic. Solar cells are advantageous for study mainly because the pn junction is located near the surface and contains a lot of inhomogeneities. It has been difficult until recently to investigate their local physical (electrical and optical) parameters due to the size of inhomogeneities. Behavior of inhomogeneities can be well understood with knowledge of its local properties. Establishment of measurement workplace, that satisfies requirements for measurement of local emission and optically induced current measurement, allows us detection and localization of inhomogeneities with spatial resolution more or less 100 nm. The core of thesis is characterization of imperfection using nondestructive techniques in the macroscopic region but primarily in microscopic region using scanning probe microscopy. Integral parts of the work are characterization techniques for photoelectrical devices, microscopic techniques and data processing. Scanning near-field optical microscope is used for the purpose of microscopic characterization such as topography, local optical, photoelectrical and electrooptical properties of structures in high spatial resolution. Locally induced current technique, current voltage characteristics, emission from reversed bias pn junction measurement including its thermal dependence are used for samples investigation in macroscopical region. It is possible to localize defects and structure inhomogeneity using mentioned techniques. Localised defects are consequently analyzed for composition and measured using electron microscopy. Specific outputs of work are classification of photoelectric devices defects and specification of nondestructive characterization techniques used for defect detection. Experimental characterization techniques are described together with defects measurement procedures. The key output is the catalog of serious defects which was detected. Particular defects of samples are shown including describe of its properties and physical meaning.
|
guest ::
