|
|
Application of Scanning Probe Microscopy for the Study of Ultrathin Films and Nanostructures
Neuman, Jan ; Rezek, Bohuslav (oponent) ; Mašláň, Miroslav (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
The doctoral thesis is focused on the study of ultrathin layers and the utilization of atomic force microscopy (AFM) for their characterization. Morphological changes of ultrathin layer of gold on silica substrates at elevated temperatures were experimentally investigated. It was found that surface modification influences the formation of the voids in the gold layer. By the controlled dewetting of gold layer is possible to influence the formation of gold islands at elevated temperatures. Precise surface modification by electron beam lithography enabled preparation of ordered arrays of gold islands with the uniform size in range of 50 – 400 nm. It is also shown, that the increase of annealing temperature to 1000 °C induces embedding of the gold islands into the substrate. This phenomenon is probably caused by the silica transfer from the area bellow the islands to the rim. AFM methods are suitable for characterization of above mentioned nanostructures. The AFM working under the ultra-high vacuum conditions was developed at the Institute of Physical Engineering. Piezoelectric actuators are utilized for the sample approach and adjustment of the mirror used in optical detection system. The optimization was achieved by the systematic study of the driving pulse parameters. High stability and operating speed was achieved by the experimental measurements of the actuator response to the pulse shape and repetition frequency.
|
|
|
Vývoj instrumentálního zařízení pro výzkum nanostruktur
Nováček, Zdeněk ; Ošťádal, Ivan (oponent) ; Fejfar, Antonín (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
Disertační práce je zaměřena na vývoj zařízení určených pro studium povrchů a nanostruktur. Popisovaná metoda rastrovací sondové mikroskopie sdružuje mnoho dílčích technik, z nichž každá poskytuje různé informace o zkoumaných vzorcích. Rozlišení rastrovací sondové mikroskopie, která poskytuje trojrozměrný obraz, se pohybuje ve zlomcích nanometrů a často dosahuje i atomární úrovně. Proto je rastrovací sondová mikroskopie jednou z nejvyužívanějších metod pro výzkum objektů s nanometrovými rozměry. V práci jsou prezentovány detaily vývoje dvou rastrovacích sondových mikroskopů určených pro provoz v podmínkách ultravakua. U prvního z nich bylo navrženo a provedeno mnoho úprav, které měly za cíl zlepšit variabilitu mikroskopu, zvýšit počet podporovaných technik a v neposlední řadě přispět k uživatelskému komfortu. Druhý mikroskop je vyvíjen se zaměřením na kombinaci s dalšími analytickými metodami, především s rastrovací elektronovou mikroskopií. Nedílnou součástí rastrovacích sondových mikroskopů jsou polohovací systémy pro navádění sondy na vybrané místo vzorku. Proto se práce také věnuje výzkumu a vývoji piezokeramických lineárních motorů, které se využívají nejen v mikroskopech určených pro měření v ultra vysokém vakuu, ale také jako nanomanipulátory pro všeobecné využití. mikroskopů jsou polohovací systémy pro navádění sondy na vybrané místo vzorku. Proto se práce také věnuje výzkumu a~vývoji piezokeramických lineárních motorů, které se využívají nejen v~mikroskopech určených pro měření v~ultra vysokém vakuu, ale také jako nanomanipulátory pro všeobecné využití.
|
|
|
Analýza povrchů pevných látek pomocí fotoelektronů - počítačové řízení experimentů
Polčák, Josef ; Zemek, Josef (oponent) ; Cháb, Vladimír (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
Dizertační práce se zabývá metodami pro výzkum povrchů pevných látek za použití fotoelektronů emitovaných rentgenovým zářením. Jedná se o metody rentgenové fotolektronové spektroskopie - XPS, úhlově závislé XPS - ARXPS a rentgenové fotoelektronové difrakce - XPD. Práce se zaměřuje především na metodu ARXPS, která slouží k analýze hloubkového složení povrchu vzorků. Pro získávání informace o hloubkovém složení z naměřených spekter ARXPS byl vytvořen výpočetní software v prostředí Matlab, který byl testován na simulovaných datech a také na reálných vzorcích. Pro realizaci uvedených fotoelektronových metod byl navržen kompletní manipulační systém, který zabezpečuje transport vzorků ve vakuové aparatuře a také realizaci experimentů uvedenými metodami. Systém je z velké části řízen elektronicky pomocí vytvořeného ovládacího softwaru v počítači a umožňuje provádět tyto experimenty automatizovaně.
|
|
|
Vývoj a aplikace UHV zařízení pro depozice tenkých vrstev (Atomární a iontové svazkové systémy)
Mach, Jindřich ; Čech, Vladimír (oponent) ; Lencová, Bohumila (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
V disertační práci je popsán vývoj dvou zařízení pro přípravu ultratenkých vrstev v UHV (ultravysoké vakuum) podmínkách. Je zde stručně popsána teorie atomárních svazků a dále pak podrobněji konstrukce uvedených zdrojů. V první části je popsána konstrukce termálního atomárního zdroje navrženého pro formování svazků atomů kyslíku nebo vodí-ku. Dále je uveden návrh a konstrukce iontově-atomárního zdroje pro depozici s asistencí iontových svazků. Zařízení kombinuje principy efuzní cely s elektronově srážkovým ionto-vým zdrojem generující ionty o energii iontů (30-100 eV). Zdroj byl uspěšně užit pro de-pozici GaN vrstev na Si(111) 7x7 za pokojové teploty.
|
|
|
Current Induced Magnetization Dynamics in Nanostructures
Uhlíř, Vojtěch ; Thiaville, André (oponent) ; Ravelosona, Dafiné (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
This thesis deals with the study of current-induced magnetization dynamics and domain wall (DW) motion in NiFe/Cu/Co nanowires, induced by the so-called spin-transfer torque effect. Prior to this work, transport measurements had proven that in this trilayer system, DWs in NiFe can be moved with relatively low current densities, suggesting a particularly high spin-torque efficiency. The aim of this study has been to use photoemission electron microscopy combined with x-ray magnetic circular dichroism at synchrotron radiation sources to observe directly the magnetic configurations in the trilayers and their evolution during and after the application of nanosecond current pulses. An important step of the work has been to optimize the growth of the NiFe/Cu/Co layers, in the view of increasing interface quality and minimize interlayer coupling. The process of nanowire patterning by e-beam lithography has also been optimized. Two kinds of measurements have been carried out: i) quasi static measurements, where the domain configuration is observed before and after the application of current pulses and ii) dynamic measurements, where the magnetic configuration has been observed during the application of current pulses. The first measurements have allowed us to study the statistical behaviour of DWs under the application of current pulses: on one hand, the domain wall velocities reach extremely high values for relatively low current densities (up to 600 m/s for 5x10^11 A/m^2). On the other hand, DW motion over distances larger than 2-3 microns is strongly hindered by pinning. Time-resolved measurements during the current pulses, carried out for the first time by our team, have allowed us to demonstrate that the NiFe magnetization is strongly tilted in the direction transverse to the nanowire direction, due to the presence of a transverse Oersted field. This effect might contribute to the enhancement of DW velocities in the NiFe layers.
|
|
|
Study of Thin-Film Surfaces
Trivedi, Rutul Rajendra ; Fejfar, Antonín (oponent) ; Klapetek, Petr (oponent) ; Šikola, Tomáš (oponent) ; Čech, Vladimír (vedoucí práce)
doctoral thesis deals with the study of surface properties of single-layer and multilayer thin films deposited from of vinyltriethoxysilane and tetravinylsilane monomers. It also deals with adhesion characterization of single layer tetravinylsilane films. The plasma polymerized thin films were prepared under steady-state deposition conditions on polished silicon wafers using plasma-enhanced chemical vapor deposition. The surface properties of the films were been characterized by different scanning probe microscopy methods and nanoindentation techniques such as conventional depth-sensing nanoindentation and load-partial-unload (cyclic) nanoindentation. While, the nanoscratch test was used to characterize the film adhesion properties. Single layer films prepared at different deposition conditions were characterized with respect to surface morphology and mechanical properties (Young’s modulus and hardness). The results of surface morphology, grain analysis, nanoindentation, finite elemental analysis and modulus mapping helped to know the hybrid nature of single layer films that were deposited at higher powers of RF-discharge. A novel approach was used in surface characterization of multilayer film by scanning probe microscopy and nanoindentation. The adhesion behavior of plasma polymer films of different mechanical properties and film thickness were analyzed by normal and lateral forces, friction coefficient, and scratch images obtained by atomic force microscopy.
|
|
|
Grafenový fotodetektor využívající plazmonických efektů
Horáček, Matěj ; Hájková,, Zdenka (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá vývojem nového hybridního zařízení pro fotodetekci, jehož princip se opírá o dvě velmi významné a aktuální oblasti současného vědeckého výzkumu – grafen a plazmonika. Vlastní odezva grafenu na dopadající světelné záření je v tomto zařízení značně zvýšena umístěním zlatých nanotyčinek na povrch grafenu, vykazujících jedinečnou optickou odezvu danou lokalizovanými povrchovými plazmony. Tato zvýšená fotoelektrická reakce je způsobena redistribucí energie oscilujících elektronů v nanočástici do grafenové vrstvy. Konkrétní mechanismus redistribuce energie je studován pomocí rozptylové spektroskopie jednotlivých částic, kde je zkoumán vliv počtu grafenových vrstev pod nanočásticí na rozšíření rezonančního píku. Mimořádně velké rozšíření rezonančního píku pro částice položené na grafen naznačuje přítomnost nebývalého procesu tlumení plazmonické rezonance. Toto neobvyklé tlumení je připsáno přenosu horkých elektronů ze zlaté nanotyčinky do grafenové vrstvy.
|
|
|
Měření rezonančních vlastností plazmonických nanostruktur v transmisním a reflexním režimu spektroskopie dalekých polí
Klement, Robert ; Brzobohatý, Oto (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
Optická spektroskopie v dalekém poli umožňuje měření lokalizovaných plazmonických rezonancí na kovových nanostrukturách různých tvarů a velikostí při jejich osvětlení spojitým světlem. Při použití mikroskopie v temném poli je možné naměřit rozptyl na lokalizovaném plazmonu excitovaném na jediné izolované nanostruktuře. Za účelem těchto měření byla sestavena aparatura založená na komerčním systému duálního mikroskopu Nanonics. Experimenty provedené v rámci této práce ukazují vysokou citlivost aparatury v jejím současném stavu, umožňující naměření plazmonické rezonance jediné nanočástice. Navržená vylepšení aparatury by měla v blízké budoucnosti vést ještě k větší citlivosti a přesnosti měření.
|
|
|
Povrchové plazmonové rezonance na koloidních nanočásticích
Beránek, Jiří ; Brzobohatý,, Oto (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
Předkládaná diplomová práce se zabývá lokalizovanými povrchovými plazmony (LSP) na koloidních nanočásticích. Byla provedena experimentální měření a teoretické simulace odezvy nanočástic v dalekém poli způsobené těmito plazmony. Pro simulace jsme použili metodu metodu diskrétní dipólové aproximace (DDA) a metodu konečných prvků v časové doméně (FDTD). Výzkum byl zaměřen na vliv tvaru a velikosti nanočástic, zejména sférických nanočástic a nanotyčinek. Zkoumali jsme vlastnosti sférických nanočástic a nanotyček. Simulace se dobře shodují s experimenty v případě kuliček. V případě tyčinek jsme pozorovali závislost polohy rezonance na tvaru tyčinky. Rozšíření rezonančních píků je přisouzeno většímu rozptylu geometrických parametrů nanočástic a diskutováno na základě srovnání experimentálních dat a výpočtů.V rámci experimentů byla rovněž provedena syntéza zlatých nanotyčinek. Poslední částí práce je studie optických vlastností stříbrných nanočástic. Pomocí diskrétní dipólové aproximace jsme simulovali vliv rovnovážného tvaru na optickou odezvu.
|
|
|
Plasmon enhanced photoluminescence
Édes, Zoltán ; Kůsová,, Kateřina (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
The diploma thesis deals with plasmon-enhanced photoluminescence in semiconductors. Fistly, the basic theory of the interaction between localized surface plasmons and photoluminescent materials is described. Two mechanisms leading to plasmon-enhanced photoluminescence are discussed. Subsequently, the design of the apparatus for measuring photoluminescence is depicted and the way of its assembly described. Functionality of the apparatus is tested by measuring photoluminescent spectra of bulk GaN, nanocrystalline Si and CdTe quantum dots. Finally, the preparation method of samples consisting of metal nanospheres and photoluminescence active CdTe quantum dots is investigated.
|
host ::
RSS.