|
|
Analysis and characterisation of spirally-arranged field-emission nanostructure
Ondříšková, Martina ; Sobola, Dinara (referee) ; Knápek, Alexandr (advisor)
Katody obsahující pole emitorů s vysokým poměrem stran budí velký zájem jako elektronové zdroje pro vakuová zařízení. Ve snaze maximalizovat proud a proudovou hustotu byly navrženy hustší pole emitorů. To však vedlo k nežádoucím účinkům, jako je stínění pole, způsobené přítomností okolních emitorů v poli. Pro snížení efektu stínění, a tím pádem zvýšení proudové hustoty, bylo navrženo pole emitorů s uspořádáním inspirovaným přírodním principem fylotaxe. Takto navržená struktura mikropilířů byla vytvořena pomocí elektronové litografie a reaktivního iontového leptání. K vytvoření ultra ostrých hrotů s poloměrem v řádu desítek nanometrů na vrcholu každého mikropilíře byla použita technika leptání black siliconu. Analýza topografie vzorku byla provedena pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu. Pro stanovení výstupní práce byla použita ultrafialová fotoelektronová spektroskopie. Pro zjištění emisních vlastností vyrobených struktur byl zkonstruován emisní mikroskop, jehož elektronové dělo bylo upraveno tak, aby vyrobená struktura sloužila jako katoda. Graf Murphy-Good byl použit k analýze dat o emisních vlastnostech, na které byl aplikován ortodoxní test pro kontrolu validity. Pro sledování fluktuací proudu bylo provedeno měření stability.
|
|
|
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.
|
|
|
Design of automated set-up intended for inspection of PMMA coated silicon wafers
Drozd, Michal ; Sobola, Dinara (referee) ; Knápek, Alexandr (advisor)
Při ovrstvování substrátu tenkou vrstvou polymerního rezistu dochází k defektům, které mohou poškodit celou, někdy i několikadenní expozici pomocí svazku elektronů - elektronovou litografií. Kvalita nanesené vrstvy, která je potřebná k následnému deponování, je velmi důležitá z hlediska následné funkčnosti vyráběné nanostrukutry. Předběžnou kontrolu kvality naneseného resistu je možné dělat ručně pomocí světelného mikroskopu. V rámci této bakalářské práce vznikl prototyp zařízení, které tyto defekty dokáže detekovat automaticky. Přesněji jde o rastrovací zařízení pojmenované WaferScan, umožňující skenovat křemíkovou podložku (wafer) optickou kamerou a analýzou obrazu v počítači zjistit polohu a velikost defektů a prachových částic v rezistu naneseném na waferu. Celé zařízení se skládá ze dvou pohyblivých os x a y, které umožňují pohyb kamery, a příslušené elektroniky. Součástí je také software k ovládání zařízení a zpracování obrazu.
|
|
|
Functional Tungsten-based thin films and their characterization
Košelová, Zuzana ; Horáková, L. ; Sobola, Dinara ; Burda, Daniel ; Knápek, Alexandr ; Fohlerová, Z.
Anodizing is a technique by which thin oxide layers can be formed on a surface. Thin oxide layers have been found to be useful in a variety of applications, including emitters of electrons. Tungsten is still a common choice for cold field emitters in commercial microscopy applications. Its suitable quality can be further improved by thin film deposition. Not only the emission characteristic can be improved, but also the emitter operating time can be extended. Tungsten oxide is known for its excellent resistance to corrosion and chemical attack due to its stable crystal structure and strong chemical bonds between tungsten and oxygen atoms. Many techniques with different advantages and disadvantages have been used for this purpose. Anodization was chosen for this work because of the controllable uniform coverage of the material and its easy availability without the need for expensive complex equipment. The anodizing process involves applying an electrical potential to tungsten while it is immersed in an electrolyte solution. This creates a thin layer of tungsten oxide on the surface of the metal. The thickness and properties of the resulting oxide layer can be controlled by adjusting the anodization conditions, such as the electrolyte solution, voltage, and the duration of the process. In this work, H3PO4 was used as the electrolyte to test whether these tungsten oxide layers would be useful for electron emitters, for use in electron guns and other devices that require high-quality electron emitters. The properties were evaluated using appropriate techniques. In general, anodization of tungsten to form thin layers of tungsten oxide layers is a promising technique for producing high quality electron emitters.
|
|
|
Influence of High Concentration of Silica Nanoparticles on the Dielectric Spectra
Soud, Ammar Al ; Daradkeh, Samer ; Knápek, Alexandr ; Liedermann, Karel ; Holcman, Vladimír ; Sobola, Dinara
In the presented work, we report the dielectricbehavior of epoxy–silicon oxide composites in the temperaturerange 240– 300 K, over the frequency range 10-2 Hz – 107 Hz. Themeasuring apparatus was based on the Novocontrol AlphaAnalyser and the measured data were analyzed and interpretedusing the Havriliak – Negami equation. The master curves of thereal part of permittivity and the dielectric loss number wereobtained by time–temperature superposition principle, and theresults showed that the nano-composite had a much higher lossfactor. Through the analysis of the origin of the dielectric responsein epoxy/silica composite, the reason for the different dielectricrelaxation behaviors of the nano-composite, and the pure epoxywas discussed.
|
|
|
Field emission characteristics and analysis of chargé flow through graphite based cathodes
Allaham, Mohammad M. ; Burda, Daniel ; Sobola, Dinara ; Knápek, Alexandr
This paper studies the performance of differenttypes of graphite cathodes when operated as field emissionelectron sources. The tested cathodes were prepared in theform of bulk polymer graphite, bulk pure graphite, and polymergraphite coated with thin layer of insulating material(epoxy resin). The obtained results include X-Ray photoelectronspectroscopy analysis, scanning electron micrographs, the fieldemission microscope patterns and current-voltage characteristics,and the orthodoxy test analysis results. The importance of thisstudy is summarized in following the pursuit of finding cheapand green electron sources. Moreover, to present a new exoticfield emission behavior in the form of emission pulses.
|
|
|
Production of polymer optical elements and their analysis by electron microscopy
Motlová, Tereza ; Sobola, Dinara (referee) ; Pokorná, Zuzana (advisor)
There is a great demand nowadays for optical components with high quality and efficiency, yet as lightweight and low-priced as possible. These requirements are met by micro-optical elements. The aim of this work is to design and manufacture a polymer micro-optical element for aberration correction in a Czerny-Turner type spectroscope that had previously been constructed at the Institute of Scientific Instruments of the Czech Academy of Science. The design was carried out with the help of of the ZEMAX OpticStudio ver. 21 optical design software. The element was manufactured using the technique of two-photon polymeration and nanoimprint lithography. Surface quality, profile verification and presence of defects was checked using confocal microscopy and scanning electron microscopy. The micro-optical element was then successfully incorporated into the spectroscope.
|
|
|
3D analysis of biological samples using focused ion beam electron microscopy
Petrovský, Jan ; Sobola, Dinara (referee) ; Hrubanová,, Kamila (advisor)
Understanding the three-dimensional information inside biological microscopic structures is easier and more intuitive than a set of two-dimensional images. The aim of this thesis is to create a 3D model of the bacterium Rubrum rhodospirillum that allows the observation of structural changes with respect to the whole experiment. To successfully image the cells, it is essential to fix their ultrastructures. In our case, chemical fixation followed by heavy metal staining and embedding in resin is used. The final acquisition of a good quality dataset for the creation of the three-dimensional model is preceded by the optimization of the image acquisition parameters. Emphasis is placed on the parameters of the electron and ion beam used. In this work, several different microscope settings are tested and compared and their influence on the final image is examined. Subsequently, several datasets are imaged using the software Auto Slice and View 4 and then whole cells and PHB granules inside these cells are segmented. From this modified data, a 3D model of the bacteria in the studied volume was created using selected reconstruction techniques.
|
|
|
DESIGN, DEPOSITON TECHNOLOGY AND CHARACTERIZATION OF THIN OPTICAL COATINGS FOR SPECIAL APPLICATIONS
Oulehla, Jindřich ; Kozák,, Martin (referee) ; Žídek,, Karel (referee) ; Sobola, Dinara (advisor)
The physical phenomena resulting from thin film optics have been known for several centuries. The oldest discovery which can be considered as modern day thin film optics is what is now called the Newton rings. The explanation of this phenomenon is quite simple, it is the interference of light on a thin film. However in the time of its discovery, due to the level of knowledge of optics, its explanation wasn’t possible for the next hundred and fifty years. The works of Augustin Jean Fresnel have been particularly important for the field of optics. He combined the results Young’s double slit experiment with Huygens’ ideas of light propagation into one theory – the theory of diffraction. The Frenel’s laws which govern the propagation of amplitude and phase of light reflected or transmitted over a boundary are essential. These laws along with the discoveries of his contemporaries (i.e. Siméon Denis Poisson) and followers (especially James Clerk Maxwell) are the foundations of thin film optics. Optical thin film technology went through rapid development in the 1930’s. Even though the principles of sputtering come from approx. half of the nineteenth century and the principles of vacuum evaporation come from the turn of the nineteenth century, these techniques were not considered useful production techniques especially because of the lack of usable pumping systems. It was the research in the area of diffusion pumps (and oils) in the 1930’s which made these techniques useful. Since then there has been a great technological development of these techniques, particularly towards the end of the last century. During the same period new requirements for the optical thin film properties have appeared. Not only were they required to perform well in the area of reflectance and transmittance but also to be able to withstand high intensity laser radiation. There is still a wide range of scientific and technological opportunities in the field of optical thin film production not only in the form of finding new materials or novel coating techniques but also in the usage of standardized technology for special and unique applications.
|
|
|
Defectoscopy of thin polymer layers using computer vision
Podstránský, Jáchym ; Sobola, Dinara (referee) ; Knápek, Alexandr (advisor)
Při procesu elektronové litografie jedním z prvních kroků je ovrstvování substrátu, waferu, tenkou vrstvou polymerního rezistu. V průběhu ovrstvování dochází k defektům, které mohou ovlivňovat expozici a tudíž i funkčnost finální nanostruktury. Kontrolou kvality naneseného rezistu před expozicí je možně se těmto místům s defekty vyhnout. Tento proces je možné provádět ručně pomocí světelného mikroskopu, ale je to časově náročný proces. V rámci této bakalářské práce vzniklo zařízení, které tyto defekty dokáže určit automaticky. Jde o rastrovací zařízení, které díky kombinaci dvou krokových motorů a optické kamery pořídí snímky požadované oblasti waferu a ty poté za pomoci umělé inteligence zanalyzuje. Uživateli je poté poskytnut dokument v ktérém je zapsána velikost, pozice a typ každého z nalezených defektů.
|
guest ::
RSS feed.