|
|
Design of Low-Temperature Ultra High Vacuum Scanning Probe Microscopes
Pavera, Michal ; Klapetek, Petr (referee) ; Vetushka, Aliaksei (referee) ; Šikola, Tomáš (advisor)
This thesis deals with the development of scanning probe microscopes. Mechanical requirements for microscopes using measuring methods of scanning tunneling microscopy (STM) and atomic force microscopy (AFM) under enviroments of an ultrahigh vacuum (UHV) and variable temperatures are specified. Mechanical designs of two microscopes are discussed and their control electronics described. A special chapter is devoted to description of linear piezo manipulators and mechanical design of these prototypes.
|
|
|
Surface topography and mechanical properties of thin films on tetravinylsilane basis
Plichta, Tomáš ; Klapetek, Petr (referee) ; Čech, Vladimír (advisor)
Proposed diploma thesis is focused on preparation and characterization of the plasma polymer thin films based on tetravinylsilane monomer (TVS). Plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD) method involving pulse and continual plasma discharge modes were used for thin film deposition on silicon wafer pieces. Reactive plasma composition was containing pure TVS or mixtures of TVS and argon or oxygen gas. Atomic force microscopy was used for surface topography and roughness characterization. Cyclic nanoindentation was involved to measurements to determine the Young’s modulus and hardness of prepared films and scratch test was performed to evaluate the degree of adhesion. Special attention was drawn to the characterization of films with a Young’s modulus below 10 GPa. Tip geometry of indenter influence on scratch test was also commented. Surface and mechanical properties of thin films in relation to the deposition conditions were correlated to the obtained results and final analysis of deposition conditions influence is proposed.
|
|
|
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.
|
|
|
Surface and Mechanical Properties of Thin Films
Pálesch, Erik ; Klapetek, Petr (referee) ; Skuhurov,, Andrey (referee) ; Čech, Vladimír (advisor)
The doctoral thesis deals with the study of morphology and mechanical properties of thin plasma polymer films based on tetravinylsilane monomer and its mixtures with oxygen and argon. Thin films were prepared by plasma-enhanced chemical vapour deposition on silicon and glass substrates. Atomic force microscopy was used for characterization of thin film surface and for depiction of composite interphase with functional interlayer. Mechanical properties of thin films, namely Young’s modulus and hardness, were studied by cyclic nanoindentation technique. Nanoindentation device was also used to carry out scratch test, which was helpful to describe adhesion of films to substrate. In this thesis the influence of deposition conditions on surface and mechanical properties of thin films prepared in continual and pulse wave on planar substrates is discussed. Also, the suitability of few atomic force microscopy techniques for depiction of composite interphase was reviewed.
|
|
|
Numerical simulation of the laser light scattering from rough surfaces
Šulc, Václav ; Klapetek, Petr (referee) ; Ohlídal, Miloslav (advisor)
A Matlab numerical model for scattering simulation was proposed based on the solution derived from the Beckmann-Kirchhoff scalar theory of scattering of electromagnetic waves from rough surfaces. A series of various synthetic surface samples were obtained using the open source software Gwyddion on which numerical simulations of scattering were carried out. The validity of this numerical model was tested and compared with experimental results.
|
|
|
Application of Interferometry in VT UHV SPM
Šulc, Dalibor ; Klapetek, Petr (referee) ; Fejfar, Antonín (referee) ; Spousta, Jiří (advisor)
The thesis is aimed at the development of Scanning Probe Microscopes (SPM). It describes design and development of modular controll electronics to be applied eectively on more microscopes SPM. Control electronics consist of stabilized power source, high–voltage amplier and probe signal amplier. The open–source project GXSM has been introduced. It contains a logic control unit which controls scanning, acquiring data and feedback control. GXSM provides a graphical user interface based on linux operation system. Second part of the thesis is aimed at design and development of interferometric deection sensing system for SPM cantilevers and applications at SPM in general. Designed interferometer has been assembled and tested. It can clearly distinguish a signal of amplitude 2 nm. At the end of the thesis the design of interferometric system implementation is presented.
|
|
|
Determination of device geometrical misalignments influence on dimensional measurements in X-ray microcomputed tomography
Blažek, Pavel ; Klapetek, Petr (referee) ; Zikmund, Tomáš (advisor)
Tato práce se zabývá geometrickými nepřesnostmi v geometrii rentgenového počítačového tomografu (CT přístroj). Především jejich vlivem na výsledky metrologických měření a metodami kterými lze tyto negativní efekty eliminovat. V práci jsou prezentovány výsledky simulací CT měření v softwaru aRTist při kterých byli nastavovány nepřesnosti v pozici detektoru a osy rotace vzorku. Ukazuje se tak, které geometrické faktory mají na měření největší vliv. Praktická část se pak zabývá CT přístrojem HeliScan, který využívá unikátní rekonstrukční algoritmus k eliminaci geometrických nepřesností. Jsou vyvinuty referenční objekty (pláty s rubínovými kuličkami a zirkonová koule), které splňují požadavky normy VDI/VDE 2630 1.3. na testování metrologických schopností přístroje. Objekty vhodné pro měření ve větším zorném polem byly vyrobeny, zkalibrovány a otestovány v CT měření.
|
|
|
Structuring and study of electronic and chemical properties of semiconductor surfaces
Verveniotis, Elisseos ; Rezek, Bohuslav (advisor) ; Bartošík, Miroslav (referee) ; Klapetek, Petr (referee)
of thesis Semiconductor materials play a crucial role in modern society as they have become integral parts of our daily life through personal computers, mobile phones, medical implants, solar panels and a plethora of other commercially available electronic devices. The semiconductor industry has been relying predominantly on silicon so far and will continue to do so for a few more years, until the material limits for miniaturization and device engineering are reached. Fortunately, worldwide research has already demonstrated that there are materials exhibiting superior mechanical, electronic, and optical properties and which can thus replace or at least complement silicon. This represents a very important step towards satisfying the ever rising global demand for smaller, faster, energy-efficient and cheaper electronic devices. To that end, nowadays research is focused on fabrication and characterization of diverse materials and nanostructures which are aimed to be integral in electronic devices. Due to the miniaturization, it is essential that the electronic, structural and chemical characterization and modification of those novel materials and structures is performed on the microscopic scale. The relatively young but nevertheless rapidly expanding and exciting field of nanoscience and...
|
|
|
Interaction of group III and IV metals with Si(100) surface in temperature range from 20 to 800K
Setvín, Martin ; Ošťádal, Ivan (advisor) ; Janda, Pavel (referee) ; Klapetek, Petr (referee)
1 Title: Interaction of group III and IV metals with Si(100) surface in temperature range from 20 to 800 K Author: Martin Setvín Department: Departement of Surface and Plasma Science Supervisor of the doctoral thesis: Doc. RNDr. Ivan Ošt'ádal CSc. Abstract: Interaction of group III and IV metals with Si(100) surface was studied by STM (Scanning Tunneling Microscopy) and AFM (Atomic Force Microscopy) in temperature range from 20 to 800 K. Adsorption and hopping of single metal adatoms on Si(100)-c(4×2) reconstruction can be observed by STM at low temperatures. Activation energies and frequency prefactors for hopping of single indium atoms were measured by two meth- ods - direct STM measurement at low temperature and Kinetic Monte Carlo simulations of layer growth at room temperature. Group III and IV atoms self-assemble into single atom wide chains on Si(100) surface at about room temperature. Atomic and electronic structure of the chains was investi- gated by means of STM and dynamic non-contact AFM. Keywords: Si(100), STM, AFM, adsorption, diffusion
|
|
|
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
|
guest ::
