|
|
Applications of metallic probe for the control of optical processes and near-field imaging
Gallina, Pavel ; Klapetek, Petr (referee) ; Křápek, Vlastimil (advisor)
Hlavním předmětem této diplomové práce jsou elektromagnetické simulace pomocí metody konečných prvků (FEM) k vyšetření vlivu grafenu na hrotem zesílenou Ramanovu spektroskopii (TERS) a povrchem zesílenou infračervenou absorpční spektroskopii (SEIRA) a k prozkoumání citlivosti sondy skenovacího optického mikroskopu blízkého pole (SNOM) ke složkám elektromagnetického pole v závislosti na parametrech sondy (průměru apertury v pokovení). Nejprve je proveden výpočet TERS systému složeného ze stříbrného hrotu nacházejícího se nad zlatým substrátem s tenkou vrstvou molekul, jehož účelem je porozumění principů TERS. Poté je na molekuly přidána grafenová vrstva, aby se prozkoumal její vliv ve viditelné (TERS) a infračervené (SEIRA) oblasti spektra. Druhá část práce se zabývá výpočty energiového toku SNOM hrotem složeným z pokoveného skleněného vlákna interagujícím s blízkým polem povrchových plasmonových polaritonů. Zde uvažujeme zlatou vrstvu se čtyřmi štěrbinami uspořádanými do čtverce na skleněném substrátu sloužícími jako zdroj stojatého vlnění povrchových plasmonů s prostorově oddělenými maximy složek elektrického pole orientovanými rovnoběžně či kolmo na vzorek. Ve výpočtech hrotem zesílené spektroskopie zjišťujeme, že grafen přispívá pouze malým dílem k zesílení pole ve viditelné oblasti spektra, ovšem v infračervené oblasti má grafen vliv pro záření s energií menší než dvojnásobek Fermiho energie grafenu, pro kterou je hodnota zesílení pole větší než v případě výpočtu bez grafenu. Avšak pro velmi vysoké vlnové délky zesílení pole v přítomnosti grafenu klesá pod (konstantní) hodnotu pro případ bez grafenu. Při studiu citlivosti SNOM hrotu k jednotlivým složkám pole shledáváme, že pro hrot se zlatým pokovením je energiový tok skleněným jádrem hrotu kombinací příspěvků energie prošlé aperturou a periodické výměny energie mezi povrchovým plasmonem šířícím se po vnějším okraji pokovení a mody propagujícími se v jádře. Dále zjišťujeme, že hroty s malou aperturou (či bez apertury) jsou více citlivé na složku elektrického pole orientovanou kolmo ke vzorku (rovnoběžně s osou hrotu), zatímco hroty s velkou aperturou sbírají spíše signál ze složky rovnoběžné s povrchem vzorku. V případě hrotu s hliníkovým pokovením jsou hroty citlivější ke složce pole rovnoběžné s povrchem, což je způsobeno slabším průnikem pole skrze pokovení.
|
|
|
Surface and mechanical properties of a-CSi:H and a-CSiO:H films
Plichta, Tomáš ; Shukurov, Andrey (referee) ; Klapetek, Petr (referee) ; Čech, Vladimír (advisor)
The dissertation thesis deals with the preparation and characterisation of a-CSi:H and a CSiO:H thin films prepared using the process of plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD). Tetravinylsilane (TVS) and its mixtures with argon and oxygen were used to deposit films on both planar substrates and fibre bundles. Main characterisation techniques were employed to study the topography of films, namely atomic force microscopy (AFM). Their mechanical properties were studied through nanoindentation; the nanoscratch test was used to assess the film adhesion to the substrate. Other analysed properties were internal stress and friction coefficient. The particular attention was paid to the work of adhesion and its determination. This knowledge was further applied to the preparation of surface treatments of glass fibres and, subsequently, polymer composites. Those were tested using the push-out test and the short beam shear test. Based on the results, the effects of deposition conditions and the relationships between the studied properties and quantities were determined.
|
|
|
Adhesion characterization of thin plasma-polymer films
Pálesch, Erik ; Klapetek, Petr (referee) ; Čech, Vladimír (advisor)
The diploma thesis deals with characterization of adhesion of plasma polymer films deposited on silicon wafers. The samples included organosilicon thin films based on tetravinylsilane monomer prepared by plasma-enhanced chemical vapour deposition. Scratch test was used to characterize film adhesion employing nanoindentation measurements. Adhesion of plasma polymer films of different mechanical properties and film thickness was analyzed by normal and lateral forces, friction coefficient, and scratch images obtained by scanning probe microscope working in atomic force microscopy mode.
|
|
|
Spatial confinement effects in metamagnetic nanostructures
Jaskowiec, Jiří ; Klapetek, Petr (referee) ; Uhlíř, Vojtěch (advisor)
Silné prostorové omezení materiálů způsobuje jejich nové vlastnosti, které mohou najit uplatnění v mnoha vědeckých i technických odvětvích. Snaha zmenšit velikosti součástek, zvětšit hustotu zápisu a zefektivnit procesy je současným trendem elektronického průmyslu. V této práci je studován vliv prostorového omezení na vlastnosti metamagnetického železo-rhodia (FeRh) během fázové přeměny. FeRh je materiál vykazující fázovou přeměnu prvního druhu mezi antiferomagnetickou a feromagnetickou fází. Metodou mikroskopie magnetických sil v magnetickém poli kolmém na rovinu vzorku je zobrazeni a analyzována struktura fázových domén behem fázové přeměny. Kvantitativní analýza naměřených dat je provedena užitím výškové korelační funkce a její výsledky jsou porovnány pro různé velikosti struktur a tloušťky tenkých vrstev.
|
|
|
Surface analysis of xGnP/PEI nanocomposite
Červenka, Jiří ; Klapetek, Petr (referee) ; Čech, Vladimír (advisor)
Tato Diplomová práce se zabývá povrchovou analýzou nanokompozitní folie polyetherimidu (PEI) vyztuženého exfoliovanými grafitickými nanodestičkami (xGnP). Analyzovány byly take vzorky nevyztužené PEI folie a samostatné nanodestičky. Vzorky nanokompozitu a PEI folie byly plazmaticky leptány s využitím argonového plazmatu po dobu 1, 3 a 10 hod. Skenovací elektronová mikroskopie (SEM) byla použita pro charakterizaci samostatných nanodestiček rozptýlených na křemíkovém substrátu, původních či leptaných vzorků PEI folie a nanokompozitu. Nanodestičky byly identifikovány při povrchu leptané nanokompozitní folie. Mikroskopie atomárních sil (AFM) byla použita pro zobrazení povrchové topografie separovaných nanodestiček a odkrytých destiček při povrchu leptaného kompozitu. Povrchová drsnost (střední kvadratická hodnota, vzdálenost nejnižšího a nejvyššího bodu) leptaného nanokompozitu narůstala s prodlužující se dobou leptání. Akustická mikroskopie atomárních sil (AFAM) byla použita pro charakterizaci elastické anizotropie leptaných kompozitních vzorků. Nanoindentační měření umožnila charakterizaci lokálních mechanických vlastností PEI a nanokompozitních folií.
|
|
|
Modification of construction of the device for measuring laser light scattering from rough surfaces
Jaworková, Magdalena ; Klapetek, Petr (referee) ; Ohlídal, Miloslav (advisor)
This diploma thesis deals with a design modification of detection part of the laboratory instrument for measuring the topography of rough surfaces – laser goniometric scatterometer (SM II). Design modification is based on replacement of so far used detector instead for the detector of higher quality with better measurement parameters. The first part of the diploma thesis contains theoretical basics, which are necessary to understand the relationship between scalar diffraction theory and scattering measurements of monochromatic light. The emphasis is on the importance of choosing appropriate detection coordinates, which are affecting the aberrations of detected diffracted light. The practical part is dedicated to improving the sensitivity of the detection part of the scatterometer SM II that is used in The laboratory of coherence optics at IFE FME BUT. This part justifies the choice of the detector which predetermines both the use of optical elements and the overall design of the detection part as the goniometer.
|
|
|
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
|
|
|
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.
|
|
|
Design and Realization of the Second Generation Imaging Reflectometer and its Application in Optical Analysis of Thin Films
Vodák, Jiří ; Držík,, Milan (referee) ; Klapetek, Petr (referee) ; Ohlídal, Miloslav (advisor)
The work deals with a technique of imaging spectroscopic reflectometry developed at The Institute of Physical Engineering, Brno University of Technology. The technique is well suited for characterization of samples non–uniform along their surfaces. The technique is primarily used for optical characterization of thin films. First part of the work is focused on basic physical principles of the technique and on ways in which measurement data are obtained. It contains a basic description of evaluating methods and a basic concept of an imaging spectroscopic reflectometer with a description of main parts of such a device. The main part of the work is focused on a description of two devices which were built at The Institute of Physical Engineering together with a description of some of upgrades which were implemented to these devices during their development. A description of measurements done with the two devices is also included. Last part of the work is then focused on further development of the technique. Intention of possible evolution of the technique to imaging spectroscopic ellipsometry is proposed.
|
|
|
Luminescence of semiconductors studied by scanning near-field optical microscopy
Těšík, Jan ; Klapetek, Petr (referee) ; Křápek, Vlastimil (advisor)
This work is focused on the study of luminescence of atomic thin layers of transition metal chalkogenides (eg. MoS2). In the experimental part, the work deals with the preparation of atomic thin layers of semiconducting chalcogenides and the subsequent manufacturing of plasmonic interference structures around these layers. The illumination of the interference structure will create a standing plasmonic wave that will excite the photoluminescence of the semiconductor. Photoluminescence was studied both by far-field spectroscopy and near-field optical microscopy.
|
guest ::
