|
|
Towards highly-doped Ge and ZnO nanowires: Growth, characterization and doping level analysis
Pejchal, Tomáš ; Mikulík,, Petr (referee) ; Grym,, Jan (referee) ; Kolíbal, Miroslav (advisor)
Vysoce dopovaná polovodičová nanovlákna představují nadějnou třídu nanostruktur pro budoucí aplikace v elektronice, optoelektronice nebo bio-senzorice. Tato práce se zaměřuje na přípravu a charakterizaci nanovláken germania a oxidu zinečnatého s cílem dosáhnout vysoké úrovně dopování. Úvodní část dizertační práce se zabývá přípravou germaniových nanovláken metodou VLS (pára – kapalina – pevná látka). Nejprve jsou popsány faktory ovlivňující růst nanovláken a jejich morfologii – složení katalytické částice, vliv adsorbovaných atomů či molekul a potenciální inkorporace atomů katalyzátoru do objemu nanovláken. Nanovlákna připravená ze zlatých katalytických nanočástic v podmínkách ultravysokého vakua (tzv. MBE metodou) a za přítomnosti atomárního vodíku (proces napodobující podmínky CVD metod) vykazují odlišnou morfologii a směr růstu. Tyto rozdíly odhalují kombinovaný účinek adsorpce atomárního vodíku a šíření zlatého katalyzátoru na stěny nanovláken. Tento efekt je klíčový pro vysvětlení rozdílů ve výsledné morfologii nanovláken připravených MBE a CVD metodami. Další část práce se věnuje přípravě Ge nanovláken z katalyzátorů obsahujících prvky III. skupiny a studiu jejich případné inkorporace, která by mohla vést k dopování nanovláken. Bylo zjištěno, že in-situ připravené směsné Au–Ga nanočástice lze úspěšně využít pro růst germaniových nanovláken, přestože stabilita katalyzátoru je nižší než v případě čistého zlata. I přes vysokou koncentraci gallia v katalytické částici nebyla pozorována inkorporace gallia do objemu nanovlákna. Tato metoda dopování nanovláken se tedy pro uvedenou materiálovou kombinaci ukázala jako nevhodná. Ve třetí části práce jsou popsány výsledky charakterizace ZnO nanodrátů a vývoj metody jejich difuzního dopování galliem. Je prokázán vliv žíhání nanodrátů na koncentraci kyslíkových vakancí (VO) – ve srovnání s žíháním v podmínkách vysokého vakua se koncentrace VO snižuje žíháním v plynném peroxidu vodíku. Dále je zdokumentována inkorporace gallia do ZnO nanodrátů při teplotě nad 350 °C – pozorováno pomocí in-situ SEM. Při teplotě nad 450 °C dochází ke galliem indukované dekompozici ZnO nanodrátů. K určení koncentrace a prostorového rozložení Ga atomů v nanovláknech je využito teoretického difuzního modelu a STEM EDS měření nanovláken. Byla nalezena korelace mezi koncentrací kyslíkových vakancí a inkorporací gallia do objemu ZnO nanovláken. Koncentrace gallia dosahuje řádově 10^21 cm^-3, což dokazuje vhodnost použité metody pro dosažení vysokých úrovní dopování, které jsou potřebné pro budoucí bio-senzorické aplikace v infračervené oblasti.
|
|
|
Model catalysts based on cerium oxide
Aulická, Marie ; Veltruská, Kateřina (advisor) ; Nemšák, Slavomír (referee) ; Švec, Martin (referee)
This work deals with the preparation of thin cerium oxide films on the Cu(110) single crystal. Physico-chemical properties of this system were studied by surface science techniques (XPS, UPS, ARUPS, LEED, LEEM and STM). The first part of the work concerns interaction of Cu(110) single crystal with oxygen. Condi- tions for formation of O(2x1) and Oc(6x2) oxygen reconstructions were found. Various methods of preparation of CeOx films were discussed. A novel method for continuous control of ceria stoichiometry from CeO2 to Ce2O3 through variation of oxygen vacancy concentration has been developed. Ceria facilitated oxygen spill-over was observed on copper substrate. It was found that a restructuring of copper substrate occurs at the copper-ceria interface with subsequent formation of Cu(13 13 1) facets, which support a Carpet-like ceria overlayer. Interaction of this system with platinum was studied. Finally, high temperature growth of CeOx films was studied and creation of ceria islands exposing the (110) plane was observed. 1
|
|
|
Towards highly-doped Ge and ZnO nanowires: Growth, characterization and doping level analysis
Pejchal, Tomáš ; Mikulík,, Petr (referee) ; Grym,, Jan (referee) ; Kolíbal, Miroslav (advisor)
Vysoce dopovaná polovodičová nanovlákna představují nadějnou třídu nanostruktur pro budoucí aplikace v elektronice, optoelektronice nebo bio-senzorice. Tato práce se zaměřuje na přípravu a charakterizaci nanovláken germania a oxidu zinečnatého s cílem dosáhnout vysoké úrovně dopování. Úvodní část dizertační práce se zabývá přípravou germaniových nanovláken metodou VLS (pára – kapalina – pevná látka). Nejprve jsou popsány faktory ovlivňující růst nanovláken a jejich morfologii – složení katalytické částice, vliv adsorbovaných atomů či molekul a potenciální inkorporace atomů katalyzátoru do objemu nanovláken. Nanovlákna připravená ze zlatých katalytických nanočástic v podmínkách ultravysokého vakua (tzv. MBE metodou) a za přítomnosti atomárního vodíku (proces napodobující podmínky CVD metod) vykazují odlišnou morfologii a směr růstu. Tyto rozdíly odhalují kombinovaný účinek adsorpce atomárního vodíku a šíření zlatého katalyzátoru na stěny nanovláken. Tento efekt je klíčový pro vysvětlení rozdílů ve výsledné morfologii nanovláken připravených MBE a CVD metodami. Další část práce se věnuje přípravě Ge nanovláken z katalyzátorů obsahujících prvky III. skupiny a studiu jejich případné inkorporace, která by mohla vést k dopování nanovláken. Bylo zjištěno, že in-situ připravené směsné Au–Ga nanočástice lze úspěšně využít pro růst germaniových nanovláken, přestože stabilita katalyzátoru je nižší než v případě čistého zlata. I přes vysokou koncentraci gallia v katalytické částici nebyla pozorována inkorporace gallia do objemu nanovlákna. Tato metoda dopování nanovláken se tedy pro uvedenou materiálovou kombinaci ukázala jako nevhodná. Ve třetí části práce jsou popsány výsledky charakterizace ZnO nanodrátů a vývoj metody jejich difuzního dopování galliem. Je prokázán vliv žíhání nanodrátů na koncentraci kyslíkových vakancí (VO) – ve srovnání s žíháním v podmínkách vysokého vakua se koncentrace VO snižuje žíháním v plynném peroxidu vodíku. Dále je zdokumentována inkorporace gallia do ZnO nanodrátů při teplotě nad 350 °C – pozorováno pomocí in-situ SEM. Při teplotě nad 450 °C dochází ke galliem indukované dekompozici ZnO nanodrátů. K určení koncentrace a prostorového rozložení Ga atomů v nanovláknech je využito teoretického difuzního modelu a STEM EDS měření nanovláken. Byla nalezena korelace mezi koncentrací kyslíkových vakancí a inkorporací gallia do objemu ZnO nanovláken. Koncentrace gallia dosahuje řádově 10^21 cm^-3, což dokazuje vhodnost použité metody pro dosažení vysokých úrovní dopování, které jsou potřebné pro budoucí bio-senzorické aplikace v infračervené oblasti.
|
|
|
Model catalysts based on cerium oxide
Aulická, Marie ; Veltruská, Kateřina (advisor)
This work deals with the preparation of thin cerium oxide films on the Cu(110) single crystal. Physico-chemical properties of this system were studied by surface science techniques (XPS, UPS, ARUPS, LEED, LEEM and STM). The first part of the work concerns interaction of Cu(110) single crystal with oxygen. Condi- tions for formation of O(2x1) and Oc(6x2) oxygen reconstructions were found. Various methods of preparation of CeOx films were discussed. A novel method for continuous control of ceria stoichiometry from CeO2 to Ce2O3 through variation of oxygen vacancy concentration has been developed. Ceria facilitated oxygen spill-over was observed on copper substrate. It was found that a restructuring of copper substrate occurs at the copper-ceria interface with subsequent formation of Cu(13 13 1) facets, which support a Carpet-like ceria overlayer. Interaction of this system with platinum was studied. Finally, high temperature growth of CeOx films was studied and creation of ceria islands exposing the (110) plane was observed. 1
|
|
|
Model catalysts based on cerium oxide
Aulická, Marie ; Veltruská, Kateřina (advisor) ; Nemšák, Slavomír (referee) ; Švec, Martin (referee)
This work deals with the preparation of thin cerium oxide films on the Cu(110) single crystal. Physico-chemical properties of this system were studied by surface science techniques (XPS, UPS, ARUPS, LEED, LEEM and STM). The first part of the work concerns interaction of Cu(110) single crystal with oxygen. Condi- tions for formation of O(2x1) and Oc(6x2) oxygen reconstructions were found. Various methods of preparation of CeOx films were discussed. A novel method for continuous control of ceria stoichiometry from CeO2 to Ce2O3 through variation of oxygen vacancy concentration has been developed. Ceria facilitated oxygen spill-over was observed on copper substrate. It was found that a restructuring of copper substrate occurs at the copper-ceria interface with subsequent formation of Cu(13 13 1) facets, which support a Carpet-like ceria overlayer. Interaction of this system with platinum was studied. Finally, high temperature growth of CeOx films was studied and creation of ceria islands exposing the (110) plane was observed. 1
|
|
|
Model catalysts based on cerium oxide
Aulická, Marie ; Veltruská, Kateřina (advisor)
This work deals with the preparation of thin cerium oxide films on the Cu(110) single crystal. Physico-chemical properties of this system were studied by surface science techniques (XPS, UPS, ARUPS, LEED, LEEM and STM). The first part of the work concerns interaction of Cu(110) single crystal with oxygen. Condi- tions for formation of O(2x1) and Oc(6x2) oxygen reconstructions were found. Various methods of preparation of CeOx films were discussed. A novel method for continuous control of ceria stoichiometry from CeO2 to Ce2O3 through variation of oxygen vacancy concentration has been developed. Ceria facilitated oxygen spill-over was observed on copper substrate. It was found that a restructuring of copper substrate occurs at the copper-ceria interface with subsequent formation of Cu(13 13 1) facets, which support a Carpet-like ceria overlayer. Interaction of this system with platinum was studied. Finally, high temperature growth of CeOx films was studied and creation of ceria islands exposing the (110) plane was observed. 1
|
guest ::
