|
|
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.
|
|
|
Charakterizace 1-D nanostruktur metodami SPM
Škoda, David ; Čech, Vladimír (oponent) ; Pavlík, Jaroslav (oponent) ; Dub, Petr (vedoucí práce)
Dizertační práce je zaměřena na charakterizaci uhlíkových nanotrubic a stříbrných nanodrátu rastrovací sondovou mikroskopií -- rastrující tunelovou mikroskopií (STM), mikroskopií atomárních sil (AFM), vodivostní mikroskopií AFM (CAFM) a mikroskopií blízkého pole (SNOM). Uhlíkové nanotrubice byly analyzovány mikroskopiemi STM, AFM a CAFM. V navržené aparatuře byly připraveny stříbrné nanodráty depozicí do polykarbonátových membrán, analyzovány z hlediska geometrie (AFM), lokální vodivosti (CAFM) a optických vlastností (SNOM, mikroreflexní spektroskopie). Bylo zjištěno, že preferenční typ uhlíkových nanotrubic závisí na zpusobu jejich výroby. Vodivostní měření prokázala obdobnou citlivost na rozložení multivrstev nanotrubic jako u STM. Stříbrné nanodráty odpovídají svojí geometrií depozičním podmínkám (AFM), vykazují polovodičové chování (CAFM) a po osvětlení bílým světlem vyzakazují lokalizované plasmonové rezonance.
|
|
|
Application of Scanning Probe Microscope in Nanoscience and Nanotechnology
Konečný, Martin ; Klapetek, Petr (oponent) ; Fejfar, Antonín (oponent) ; Bartošík, Miroslav (vedoucí práce)
This doctoral thesis is devoted to application of Scanning Probe Microscopy (SPM) in nanoscience and nanotechnologies with the main focus on advanced Atomic Force Microscopy (AFM) techniques, such as conductive AFM (cAFM), Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM), and their utilization in graphene research. First, a brief introduction to SPM techniques is provided and followed by a review of recent application of AFM and KPFM in characterization of graphene and graphene-based devices. Further, the doctoral thesis introduces a novel approach to combine AFM with Scanning Electron Microscopy (SEM). The review leads to estimation of main topics of doctoral research. These topics cover a study of electrical communication between separated graphene sheets, electrical properties of hydrogenated graphene and characterization of graphene-metal nanostructures used for biosensing. The work is further focused on a demonstration of correlative AFM/SEM imaging and on a technical realization of advanced techniques on AFM specially designed for integration into SEM. Each topic is discussed and supported by relevant experimental results. Finally, the prospects of future research is outlined.
|
|
|
Porovnání mikroskopických diagnostických metod
Veselý, Jakub ; Tihlaříková, Eva (oponent) ; Čudek, Pavel (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá popisem a porovnáním diagnostických metod transmisní elektronové mikroskopie, rastrovací elektronové mikroskopie a mikroskopie atomárních sil. V úvodu práce je uveden popis jednotlivých diagnostických metod. Následuje experimentální část zabývající se diagnostikou vzorku feritické chromové oceli metodami rastrovací elektronové mikroskopie, mikroskopie atomárních sil, transmisní elektronové mikroskopie a vyhodnocením a interpretací naměřených výsledků. V závěru práce je uvedeno srovnání, výhody a nevýhody použitých diagnostických metod.
|
|
|
Porovnání mikroskopických diagnostických metod
Veselý, Jakub ; Tihlaříková, Eva (oponent) ; Čudek, Pavel (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá popisem a porovnáním diagnostických metod transmisní elektronové mikroskopie, rastrovací elektronové mikroskopie a mikroskopie atomárních sil. V úvodu práce je uveden popis jednotlivých diagnostických metod. Následuje experimentální část zabývající se diagnostikou vzorku feritické chromové oceli metodami rastrovací elektronové mikroskopie, mikroskopie atomárních sil, transmisní elektronové mikroskopie a vyhodnocením a interpretací naměřených výsledků. V závěru práce je uvedeno srovnání, výhody a nevýhody použitých diagnostických metod.
|
|
|
Metody SPM založené na sondách vyrobených z křemenného rezonátoru
Wertheimer, Pavel ; Sobotík, Pavel (oponent) ; Číp, Ondřej (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
Dizertační práce je zaměřena na vývoj systémů mikroskopů s rastrující sondou, zejména na vývoj a implementaci technologie sond založených na křemenných rezonátorech. Sondy založené na křemenných rezonátorech mají v porovnání s běžnými křemíkovými cantilevery několik výhod. Jsou to především jejich speciální mechanické parametry a možnost elektrického vyčítání signálu odpovídajícího průhybu raménka. Díky elektrickému vyčítání lze sondy založené na křemenných rezonátorech snadno implementovat i do komplexnějších SPM aparatur. Práce pojednává o vývoji elektroniky univerzálního, jednoduše upravitelného řídicího systému pro měření SPM. Systém obsahuje komerční řídicí a oscilační jednotku, ostatní elektronické prvky (např. VN zesilovač a předzesilovače signálů pro měření SPM) jsou předmětem vývoje popsaného v této dizertační práci. Dále je v práci prezentován vývoj systému mikroskopu UHV LT SPM se sondou qPlus, který byl uskutečněn na Universität Hamburg. V rámci jeho vývoje byl navržen předzesilovač určený pro práci na teplotách kapalného helia. Třetím tématem dizertační práce je implementace technologie qPlus do mikroskopu UHV VT SPM určeného pro práci v UHV komoře s elektronovým rastrovacím mikroskopem. Navrženy byly sondy qPlus a univerzální předzesilovač pro zpracování signálů z křemenných rezonátorů. Na všech vyvinutých systémech byla provedena testovací měření.
|
|
|
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.
|
|
|
Charakterizace 1-D nanostruktur metodami SPM
Škoda, David ; Čech, Vladimír (oponent) ; Pavlík, Jaroslav (oponent) ; Dub, Petr (vedoucí práce)
Dizertační práce je zaměřena na charakterizaci uhlíkových nanotrubic a stříbrných nanodrátu rastrovací sondovou mikroskopií -- rastrující tunelovou mikroskopií (STM), mikroskopií atomárních sil (AFM), vodivostní mikroskopií AFM (CAFM) a mikroskopií blízkého pole (SNOM). Uhlíkové nanotrubice byly analyzovány mikroskopiemi STM, AFM a CAFM. V navržené aparatuře byly připraveny stříbrné nanodráty depozicí do polykarbonátových membrán, analyzovány z hlediska geometrie (AFM), lokální vodivosti (CAFM) a optických vlastností (SNOM, mikroreflexní spektroskopie). Bylo zjištěno, že preferenční typ uhlíkových nanotrubic závisí na zpusobu jejich výroby. Vodivostní měření prokázala obdobnou citlivost na rozložení multivrstev nanotrubic jako u STM. Stříbrné nanodráty odpovídají svojí geometrií depozičním podmínkám (AFM), vykazují polovodičové chování (CAFM) a po osvětlení bílým světlem vyzakazují lokalizované plasmonové rezonance.
|
|
|
Non-Destructive Local Diagnostics of Optoelectronic Devices
Sobola, Dinara ; Pína,, Ladislav (oponent) ; Pinčík,, Emil (oponent) ; Tománek, Pavel (vedoucí práce)
To obtain novel materials for emerging optoelectronic devices, deeper insight into their structure is required. To achieve this, the development and application of new diagnostic methods is necessary. To contribute to these goals, this dissertation thesis is concerned with local diagnostics, including non-destructive mechanical, electrical and optical techniques for examining the surface of optoelectronic devices and materials. These techniques allows us to understand and improve the overall efficiency and reliability of optoelectronic device structures, which are generally degraded by defects, absorption, internal reflection and other losses. The main effort of the dissertation work is focused on the study of degradation phenomena, which are most often caused by both global and local heating, resulting in increased diffusion of ions and vacancies in the materials of interest. From a variety of optoelectronic devices, we have chosen two representative devices: a) solar cells - a large p-n junction device, and b) thin films - substrates for micro optoelectronic devices. In both cases we provide their detailed surface characterization. For the solar cells, scanning probe microscopy was chosen as the principal tool for non-destructive characterization of surface properties. This method is described, and both positive and negative aspects of the methods used are explained on the basis of literature review and our own experiments. An opinion on the use of probe microscopy applications to study solar cells is given. For the thin films, two interesting, from the stability point of view, materials were chosen as candidates for heterostructure preparation: sapphire and silicon carbide. The obtained data and image analysis showed a correlation between surface parameters and growth conditions for the heterostructures studied for optoelectronic applications. The thesis substantiates using these prospective materials to improve optoelectronic device performance, stability and reliability.
|
|
|
Lokální optické a elektrické charakteristiky optoelektronických součástek
Škarvada, Pavel ; Hrabovský, Miroslav (oponent) ; Lazar, Josef (oponent) ; Tománek, Pavel (vedoucí práce)
Konverze solární energie a miniaturizace polovodičových součástek a s tím spojená životnost, spolehlivost a účinnost zařízení jsou základní premisy této práce. Práce je zaměřena na studium a nedestruktivní diagnostiku optoelektronických součástek, především solárních článků. Ty jsou výhodné pro studium především proto, že mají přístupný pn přechod blízko povrchu a obsahují značné množství nehomogenit. Vzhledem k rozměrům nehomogenit bylo ještě donedávna obtížné zkoumat jejich lokální fyzikální (tj. elektrické a optické) charakteristiky, které by umožnily lépe pochopit jejich chování. Vybudování vlastního měřicí pracoviště, které splňuje specifické požadavky pro oblast měření lokálního optického vyzařování a lokálně indukovaného proudu, umožnilo dosáhnout lokalizaci a detekci nehomogenit s rozlišením přibližně 100 nm. Jádrem práce je charakterizace nedokonalostí s využitím nedestruktivních technik, a to nejen z makroskopického hlediska, ale především v mikroskopickém měřítku s využitím sondové mikroskopie. Nedílnou součást práce tedy tvoří studium problematiky charakterizačních technik pro optoelektronické součástky, studium mikroskopických technik, především sondových a problematika zpracování naměřených dat. Pro účely mikroskopické charakterizace je použit mikroskop se skenující sondou v blízkém optickém poli, který kromě morfologie povrchu umožňuje zkoumat také lokální optické, optoelektrické a elektrooptické vlastnosti struktur ve vysokém prostorovém rozlišení. Z makroskopického hlediska jsou v rámci práce zkoumány vzorky s využitím techniky lokálně indukovaného proudu, voltampérových charakteristik vzorků, emise ze závěrně polarizovaných vzorků ale i jejich teplotních závislostí. Společným využitím těchto technik je možné lokalizovat defekty a nehomogenity struktury, které byly následně podrobeny kompozitní analýze a dále zobrazeny s využitím elektronové mikroskopie. Mezi konkrétní výstupy práce patří specifikace možností využití nedestruktivních charakterizačních technik pro studium optoelektronických součástek a zvláště pak pro klasifikaci jejich defektů. Dále jsou formou metodiky popsány experimentální charakterizační techniky a postupy charakterizace defektů. Klíčovým výstupem je katalog objevených typů defektů, ve kterém jsou ukázány konkrétní defekty vzorků a jejich lokální vlastnosti v mikroskopickém měřítku společně s popisem jejich vlivu na celý vzorek.
|
host ::
RSS.